Materiał źródłowy do zadania
CKE — Materiał do zadania 12 · czerwiec 2026 · Formuła 2023
Helicobacter pylori to bakteria, która może występować w żołądku człowieka. Jednym z ważniejszych mechanizmów umożliwiających tej bakterii zasiedlanie żołądka jest wytwarzanie ureazy – enzymu koniecznego do utrzymania niemal neutralnego pH cytoplazmatycznego, tzn. w zakresie 5,0–7,0. Podwyższone względem soku żołądkowego pH obserwuje się także w bezpośrednim sąsiedztwie komórki bakteryjnej. Wytwarzana przez wszystkie szczepy H. pylori ureaza jest białkiem składającym się z dwunastu identycznych podjednostek, z których każda zawiera dwa łańcuchy: UreA i UreB. W każdym z dwunastu miejsc aktywnych znajduje się trwale związana para atomów niklu, niezbędnych do katalizy reakcji przedstawionej poniżej:
W diagnostyce zakażenia H. pylori stosuje się tzw. ureazowy test oddechowy. Zasada tego testu opiera się na zdolności ureazy do rozkładu mocznika wprowadzanego do organizmu. W tym teście pacjent wypija roztwór mocznika, którego atom węgla jest znakowany izotopowo (np. 13C). Gdy mocznik jest rozkładany w żołądku przez bakteryjną ureazę, to znakowany 13CO2, będący produktem tej reakcji, jest wchłaniany przez warstwę śluzową żołądka i usuwany z organizmu wraz z wydychanym powietrzem. Wówczas staje się możliwe wykrycie izotopu węgla 13C w wydychanym powietrzu. Analiza próbek wydychanego powietrza opiera się na spektrometrii masowej wysokiej rozdzielczości, pozwalającej wykryć różnicę masy między cząsteczkami zawierającymi izotop 13C a cząsteczkami zawierającymi izotop 12C. Diagnostyka inwazyjna opiera się na izolacji H. pylori z materiału pobranego podczas badania górnego odcinka przewodu pokarmowego.
Na podstawie: S. Ansari i Y. Yamaoka, Survival of Helicobacter pylori in Gastric Acidic Territory, „Helicobacter” 22(4), 2017; W. Irving i in., Krótkie wykłady. Mikrobiologia medyczna, Warszawa 2008; L. Mazzei i in., The Structure-based Reaction Mechanism of Urease, a Nickel Dependent Enzyme: Tale of a Long Debate, „Journal of Biological Inorganic Chemistry” 25(6), 2020; X. Xia, Multiple Regulatory Mechanisms for pH Homeostasis in the Gastric Pathogen, Helicobacter pylori, „Advances in Genetics” 109, 2022; H. Zhu i in., Bacterial Killing in Gastric Juice – Effect of pH and Pepsin on Escherichia coli and Helicobacter pylori, „Journal of Medical Microbiology” 55(9), 2006; pdb101.rcsb.org/motm/158
Zobacz oryginalny fragment CKE
Autor i źródło materiału
https://arkusze.pl/maturalne/biologia-2026-czerwiec-matura-rozszerzona.pdf
Oficjalny arkusz egzaminacyjny CKE; pochodzenie i cytowane źródła widoczne w oryginale.
Wyjaśnij, w jaki sposób wytwarzanie ureazy przez bakterie H. pylori zapobiega niszczącemu działaniu pepsyny na ich komórki. W odpowiedzi uwzględnij odczyn najbliższego otoczenia komórek tych bakterii.
Zobacz oryginalny fragment CKE
Odpowiedź zapisuje się na tym urządzeniu i w tej przeglądarce.
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Ureaza zmienia odczyn bezpośredniego otoczenia bakterii. Najpierw ustal, czy jej działanie obniża, czy podwyższa pH w porównaniu z kwaśnym sokiem żołądkowym.
Podpowiedź 2
Pepsyna jest proteazą działającą w silnie kwaśnym środowisku. Zmiana pH w stronę obojętnego zmienia warunki jej aktywności, a nie tylko stan samej bakterii.
Podpowiedź 3
Połącz działanie ureazy z mniejszą aktywnością pepsyny i ograniczeniem trawienia białkowych składników komórki. Nie trzeba zakładać bezpośredniego wiązania ureazy z pepsyną.
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
• Ureaza powoduje neuturalizację silnie kwaśnego pH w bezpośrednim sąsiedztwie bakterii, co hamuje aktywność pepsyny i trawienie przez nią białek osłony komórkowej H. pylori.
• Ureaza katalizuje reakcję, w której powstają jony hydroksylowe, co przyczynia się do wzrostu pH do wartości, w których pepsyna nie jest aktywna i nie trawi bakteryjnych białek peryplazmatycznych i cytoplazmatycznych.
• Działanie ureazy jest przyczyną wzrostu pH w bezpośrednim sąsiedztwie komórki, co prowadzi do spadku aktywności pepsyny, a gdy pH osiąga wartość powyżej 6,5 – jej aktywność ustaje. Dzięki temu pepsyna nie niszczy białkowych składników komórki i jej otoczki.
Uwaga: Dopuszcza się odpowiedzi odnoszące się do: – wzrostu pH w całym żołądku w wyniku działania ureazy (w rzeczywistości zmiana wywoływana przez ureazę ma charakter lokalny, ale bakteria doprowadza do wzrostu pH w całym żołądku przez ograniczenie wydzielania kwasu solnego) – uniemożliwienia przekształcenia się pepsynogenu do pepsyny (w rzeczywistości lokalne zmiany odczynu nie mają na to przekształcenie większego wpływu).
Zobacz oryginalny fragment CKE
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do wpływu ureazy na (1) zwiększenie pH
w najbliższym otoczeniu bakterii, a przez to – (2) na zmniejszenie aktywności pepsyny w bezpośrednim kontakcie z komórką H. pylori i zahamowanie trawienia białek bakteryjnych przez ten enzym. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie rozwiązania
Opracowanie redakcyjne
Produkty reakcji katalizowanej przez ureazę powodują podwyższenie pH w bezpośrednim otoczeniu H. pylori. Pepsyna jest najbardziej aktywna w środowisku kwaśnym, dlatego wzrost pH ogranicza jej aktywność proteolityczną. Białkowe składniki komórki bakteryjnej są w rezultacie mniej narażone na trawienie przez ten enzym.
Pełny mechanizm to ureaza → wzrost pH → spadek aktywności pepsyny → ochrona białek bakterii. Nie chodzi o bezpośrednie niszczenie pepsyny przez ureazę. Najbardziej precyzyjna odpowiedź dotyczy lokalnego otoczenia bakterii, zgodnie z poleceniem, a nie zakłada natychmiastowego zobojętnienia całej zawartości żołądka.
Powiązanie z podstawą programową: przedstawia rolę wydzielin gruczołów i komórek gruczołowych w obróbce pokarmu,
Wymagania: PR:XI.2.1.e.
Sprawdź kompletność rozwiązania
1 pkt – poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do wpływu ureazy na (1) zwiększenie pH
w najbliższym otoczeniu bakterii, a przez to – (2) na zmniejszenie aktywności pepsyny w bezpośrednim kontakcie z komórką H. pylori i zahamowanie trawienia białek bakteryjnych przez ten enzym. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2026-CZERWIEC-F2023-Z12-1
Organizator: CKE
Wymagania PP2024: PR:XI.2.1.e | PR:OG.I.4
Działy: Funkcjonowanie zwierząt
Organizmy: człowiek | bakterie | zwierzęta
Zagadnienia: Odżywianie się
Umiejętności: Pogłębianie wiedzy z zakresu różnorodności biologicznej oraz zjawisk i procesów biologicznych zachodzących na różnych poziomach organizacji życia