Zadanie 5.3 — maj 2024 — Formuła 2023

Formuła 2023rozszerzony1 pkt
Materiał źródłowy do zadania

CKE — Materiał do zadania 5 · maj 2024 · Formuła 2023

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.

W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

• psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;

• termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością,

„Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.

Zobacz oryginalny fragment CKE
Materiał do zadania 5; strona PDF 8
Materiał do zadania 5 · strona PDF 8
Autor i źródło materiału

https://arkusze.pl/maturalne/biologia-2024-maj-matura-rozszerzona.pdf
Oficjalny arkusz egzaminacyjny CKE; pochodzenie i cytowane źródła widoczne w oryginale.

Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU.

Zobacz oryginalny fragment CKE
Zadanie 5.3; strona PDF 9
Zadanie 5.3 · strona PDF 9

Odpowiedź zapisuje się na tym urządzeniu i w tej przeglądarce.

Podpowiedź

Opracowanie redakcyjne

Podpowiedź 1

Porównaj liczbę wiązań wodorowych w parach guanina–cytozyna i adenina–uracyl. Pytanie dotyczy RNA, więc pilnuj właściwej nazwy drugiej zasady.

Podpowiedź 2

Zastąpienie pary AU parą GC zmienia liczbę oddziaływań łączących sparowane odcinki. Rozważ, jak wpływa to na energię potrzebną do ich rozdzielenia podczas ogrzewania.

Podpowiedź 3

Połącz trzy ogniwa: większy udział GC → więcej wiązań wodorowych → większy nakład energii potrzebny do utraty uporządkowania. Nie używaj pojęcia potrójnego wiązania kowalencyjnego.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź przykładowa / klucz CKE

• Pary GC mają więcej wiązań wodorowych niż pary AU, co zwiększa stabilność takiej cząsteczki RNA, bo zerwanie wiązania wymaga dostarczenia energii.

• W parach AU są tylko dwa oddziaływania wodorowe, a w parach GC – trzy, dlatego do denaturacji RNA zawierającego większy udział par GC potrzeba więcej energii.

• Wraz ze wzrostem udziału par zasad GC rośnie w cząsteczce liczba oddziaływań wodorowych, stabilizujących cząsteczkę, a do zerwania większej liczby tych wiązań potrzeba więcej energii.

Uwagi: Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do siły oddziaływania zamiast do energii potrzebnej do zerwania wiązań. Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do „podwójnych” lub „potrójnych” wiązań wodorowych. Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono uracyl występujący w RNA z tyminą występującą w DNA, np. „W parze AT występują dwa wiązania wodorowe, do których zerwania trzeba mniejszej ilości energii niż w przypadku trzech wiązań wodorowych”. Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono cytozynę (zasada azotowa) z cysteiną (aminokwas).

Zobacz oryginalny fragment CKE
Klucz i zasady oceniania CKE; strona PDF 8
Klucz i zasady oceniania CKE · strona PDF 8
Klucz i zasady oceniania CKE; strona PDF 9
Klucz i zasady oceniania CKE · strona PDF 9

Zasady oceniania

1 pkt – za poprawne wykazanie, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych

zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU, odnoszące się do większej liczby wiązań wodorowych w parze GC niż w parze AU, ORAZ do większej energii koniecznej do ich zerwania. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Wyjaśnienie rozwiązania

Opracowanie redakcyjne

Para GC tworzy trzy wiązania wodorowe, a para AU dwa. Przy podobnej długości porównywanych fragmentów większy udział GC zwiększa liczbę wiązań stabilizujących sparowane odcinki rRNA i tRNA, więc ich rozdzielenie wymaga większego nakładu energii. Struktura jest dzięki temu odporniejsza na ogrzewanie. Trzeba mówić o trzech oddzielnych wiązaniach wodorowych, a nie „potrójnym wiązaniu”; w RNA partnerem adeniny jest uracyl, nie tymina.

Sprawdź kompletność rozwiązania

1 pkt – za poprawne wykazanie, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych

zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU, odnoszące się do większej liczby wiązań wodorowych w parze GC niż w parze AU, ORAZ do większej energii koniecznej do ich zerwania. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Powiązanie z obecną podstawą programową:

Polecenie 5.3 — w podstawie programowej. Pary zasad i wiązania wodorowe w RNA.

  • PR:I.2.4 — porównuje skład chemiczny i strukturę cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem rodzajów wiązań występujących w tych cząsteczkach; określa znaczenie biologiczne kwasów nukleinowych.
Wymagania podstawy programowej

Polecenie 5.3

W podstawie programowej

Pary zasad i wiązania wodorowe w RNA.

  • PR:I.2.4 — porównuje skład chemiczny i strukturę cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem rodzajów wiązań występujących w tych cząsteczkach; określa znaczenie biologiczne kwasów nukleinowych.

Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024; historyczne wymagania CKE pozostają w informacjach o zadaniu.

Informacje i źródła zadania

ID zadania: BIO-2024-MAJ-F2023-Z5-3

Organizator: CKE

Wymagania PP2024: PR:I.2.4

Wymagania historyczne: I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Zdający: 4) porównuje skład chemiczny i strukturę cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem rodzajów wiązań występujących w tych cząsteczkach […].

Działy: Chemizm życia

Organizmy: bakterie

Zagadnienia: Składniki organiczne

Umiejętności: Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów biologicznych

Oryginalny arkusz

Zasady oceniania