Zadanie 5.4. (0–1)AI
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.
Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.
Sprawdź się
Odpowiedz samodzielnie i sprawdź wynik
2
Pokaż odpowiedź z arkuszaPorównaj swoją odpowiedź z kluczem
Zasady oceniania
1 pkt – za wybór grupy termofili wraz z prawidłowym uzasadnieniem, odnoszącym się do termostabilności ich enzymów LUB do wysokiej temperatury podczas PCR.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
• Termofile, ponieważ ich białka są stabilne w wysokich temperaturach – polimeraza Taq nie ulega denaturacji nawet w 90 °C, a więc w temperaturze denaturacji DNA stosowanej podczas PCR.
• Termofile, dlatego że ich białka enzymatyczne są niewrażliwe na wysokie temperatury.
• Termofile, bo podczas etapu denaturacji w PCR jest wysoka temperatura.
• Termofile, bo poszczególne etapy cyklu PCR zachodzą w wysokich temperaturach.
Wyjaśnienie AI Rozwiń, aby przeczytać wyjaśnienie
Wytłumacz mi to
Potrzebujesz dodatkowego wyjaśnienia?
1
Zostanie wygenerowane zwięzłe wyjaśnienie zagadnień z pytania: mechanizmu i kontekstu biologicznego odpowiedzi, częstych błędów oraz powiązań z innymi tematami.
Komentarz CKE 37%
Zadanie 5.4. (poziom wykonania – 37%) wymagało od maturzystów rozstrzygnięcia, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR, oraz podania argumentu przemawiającego za dokonanym wyborem – jego uzasadnienia. Aby poprawnie rozwiązać to zadanie, zdający powinien wykazać się wiedzą na temat warunków, w których jest przeprowadzana PCR. Ten fakt, wraz z umieszczoną w tekście wprowadzającym informacją o warunkach, w jakich funkcjonują psychrofile i termofile, pozwala na dokonanie rozstrzygnięcia i sformułowanie uzasadnienia. W przeciwieństwie do zadania 5.3. odpowiedzi uznawane za poprawne musiały zawierać tylko argument potwierdzający wybór, który odnosił się do jednego z dwóch możliwych obszarów: do termostabilności enzymów bakterii termofilnych lub do wysokiej temperatury stosowanej podczas PCR. Ze względu na czasownik operacyjny „uzasadnij” nie było wymagane przeprowadzenie pełnego dowodu.
Poniżej przedstawiono przykłady poprawnych realizacji polecenia.
• Źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR stanowią termofile, ponieważ ich enzymy są niewrażliwe na wysokie temperatury.
• Termofile, ponieważ podczas etapu denaturacji w PCR jest wysoka temperatura.
Nieliczne poprawne odpowiedzi łączyły oba obszary argumentowania i tworzyły logiczne rozwiązanie, które mogłoby zostać uznane za zgodne z poleceniem zawierającym czasownik operacyjny „wykaż”, np.
Źródłem polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR są termofile, ponieważ ich enzymy są niewrażliwe na wysokie temperatury, jakie są stosowane podczas PCR.
Jednak w rozwiązaniu tego zadania, podobnie jak w zadaniu 5.3., duża część niepoprawnych odpowiedzi była także niepełna, np.:
• Źródłem polimerazy DNA wykorzystywanej podczas PCR są termofile, które dzięki swoim przystosowaniom mogą wytrzymać proces powielania DNA.
• Są to termofile, ponieważ są one w stanie funkcjonować w wysokiej temperaturze.
Metoda PCR polega na powielaniu DNA w wyniku wielokrotnego podgrzewania i schładzania próbki z DNA. W tej metodzie nie działa się wysoką temperaturą na całe komórki. W PCR wykorzystuje się termostabilne enzymy pochodzące od termofili.