Zadanie 6.3. (0–1)AI
Jeden z antybiotyków – streptomycyna – łączy się bezpośrednio z małą podjednostką rybosomu. Zaburza to syntezę białek bakteryjnych. Jednak nie wszystkie bakterie są wrażliwe na streptomycynę. U bakterii Mycobacterium tuberculosis oporność na streptomycynę warunkuje mutacja w genie kodującym podjednostkę 16S rRNA.
W celu ustalenia właściwej dawki antybiotyku stosowanego w leczeniu chorób bakteryjnych określa się wartości:
- MIC (ang. minimum inhibitory concentration) – minimalne stężenie antybiotyku, które całkowicie hamuje wzrost szczepu bakterii w pożywce płynnej
- MBC (ang. minimum bactericidal concentration) – najmniejsze stężenie w pełni bakteriobójcze dla danego szczepu
W celu ustalenia wartości MIC i MBC przygotowano osiem probówek z pożywką zawierającą taką samą, niewielką liczbę komórek pewnego szczepu bakterii. Po dodaniu do siedmiu probówek różnych ilości streptomycyny wszystkie osiem umieszczono w inkubatorze. Materiał z probówek, w których nie wykryto wzrostu bakterii, przeniesiono na pożywkę stałą bez streptomycyny. Poniższy schemat ilustruje wyniki tego doświadczenia.
Na podstawie: J. Baj, Mikrobiologia, Warszawa 2018; W. Irving i in., Krótkie wykłady. Mikrobiologia medyczna, Warszawa 2008; B. Springer i in., Mechanisms of Streptomycin Resistance: Selection of Mutations in the 16S rRNA Gene Conferring Resistance, „Antimicrob Agents Chemother” 45, 2001.
Wyjaśnij, dlaczego mutacja w jednym z genów kodujących rRNA bakterii M. tuberculosis może powodować nabycie przez szczep tych bakterii oporności na streptomycynę.
Sprawdź się
Odpowiedz samodzielnie i sprawdź wynik
2
Pokaż odpowiedź z arkuszaPorównaj swoją odpowiedź z kluczem
Zasady oceniania
1 pkt – za prawidłowe wyjaśnienie, uwzględniające: 1) zmianę struktury rybosomu, co utrudnia wiązanie się streptomycyny z rybosomem lub 2) rozprzestrzenienie się oporności dzięki selekcji pozytywnej opornych bakterii lub 3) rozprzestrzenianie się oporności poprzez horyzontalny transfer genów.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
• W wyniku mutacji zmienia się kształt rybosomu, w wyniku czego antybiotyk nie może się już z nim wiązać.
• Zmutowana bakteria może uzyskać przewagę selekcyjną w populacji i dojdzie w ten sposób do jej namnożenia, a inne nieoporne bakterie zginą.
• Ponieważ między bakteriami dochodzi do koniugacji i bakteria będąca biorcą nabywa oporność na streptomycynę, ponieważ uzyskuje gen z mutacją od dawcy.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi zawierających określenie „odporność” na antybiotyki zamiast „oporność”.
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 18%
Zadanie 6.3. było najtrudniejszym zadaniem z tej wiązki i jednym z trudniejszych zadań w całym arkuszu egzaminacyjnym (poziom wykonania zadania – 18%). W tym zadaniu na przykładzie mutacji w jednym z genów kodujących rRNA bakterii M. tuberculosis postawiono następujące pytanie: „W jaki sposób dochodzi do antybiotykooporności na streptomycynę u tych bakterii?”. Zadanie można było rozwiązać na kilka sposobów. Jedna z poprawnych dróg rozumowania odnosiła się do mechanizmu nabywania oporności przez komórkę bakterii polegającego na zmianach struktury rybosomu i w efekcie braku możliwości łączenia się z nim antybiotyku. Zdający mogli jednak odwołać się także do mechanizmów rozprzestrzeniania się oporności w populacji bakterii polegających na selekcji pozytywnej
opornych komórek bakterii lub do horyzontalnego transferu genów między komórkami bakterii. Odpowiedzi niepoprawne można przyporządkować do jednej z kilku grup:
• Wiele odpowiedzi zawierało błędy merytoryczne i jako skutek mutacji w genie kodującym rRNA zdający podawali zmianę sekwencji aminokwasów, np.:
Mutacja w jednym z genów kodujących rRNA bakterii M. tuberculosis może powodować nabycie przez szczep tych bakterii oporności na streptomycynę, gdyż zmieni to sekwencję aminokwasów podczas translacji i streptomycyna nie będzie mogła przyłączyć się do małej podjednostki rybosomu, gdyż nie będzie pasować, dzięki czemu bakteria uzyska oporność na streptomycynę.
• Liczna grupa zdających udzielała odpowiedzi niepełnych. Zdający zauważyli związek między rRNA i rybosomem, jednak nie łączyli mutacji w genie kodującym ten kwas nukleinowy ze zmianą struktury rybosomu i opornością na streptomecynę, np.:
Mutacja w genie kodującym podjednostkę 16S rRNA bakterii M. tuberculosis może sprawić, że ta podjednostka będzie niewrażliwa na streptomycynę, co spowoduje nabycie oporności na ten antybiotyk przez szczep bakterii.
• W części odpowiedzi zdający używali terminu „odporność” zamiast „oporność”. Te dwa pojęcia mają w biologii odmienne znaczenie i dlatego w przypadku tego zadania użycie określenia „odporność” zamiast „oporność” traktowane było jako błąd terminologiczny.