| Wymagania ogólne |
I. Poznanie świata organizmów na różnych poziomach organizacji życia. Uczeń opisuje, porządkuje i rozpoznaje organizmy, przedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska biologiczne […];
IV. Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie informacji. Uczeń odczytuje, selekcjonuje, porównuje i przetwarza informacje pozyskane z różnorodnych źródeł […];
V. Rozumowanie i argumentacja. Uczeń objaśnia i komentuje informacje, odnosi się krytycznie do przedstawionych informacji, oddziela fakty od opinii, wyjaśnia zależności przyczynowo-skutkowe; |
| Wymagania szczegółowe |
III. Metabolizm.
1. Enzymy. Uczeń: 3) wyjaśnia, na czym polega swoistość enzymów; określa czynniki warunkujące ich aktywność (temperatura […]);
VI. Genetyka i biotechnologia.
1. Kwasy nukleinowe. Uczeń: 2) przedstawia strukturę podwójnej helisy […]; 3) wykazuje rolę podwójnej helisy w replikacji DNA;
8. Biotechnologia molekularna, inżynieria genetyczna i medycyna molekularna. Uczeń: 1) przedstawia najważniejsze typy enzymów stosowanych w inżynierii
genetycznej (enzymy restrykcyjne, ligazy, polimerazy DNA); 3) przedstawia zasadę metody PCR (łańcuchowej reakcji polimerazy) i jej zastosowanie […]; 7) przedstawia różnorodne zastosowania metod genetycznych, m.in. w kryminalistyce i sądownictwie, diagnostyce medycznej i badaniach ewolucyjnych; |
Wskazówki do rozwiązania zadania
a)
Aby zrealizować to polecenie, należy znać strukturę DNA oraz jej rolę w replikacji – i na tej podstawie określić orientację obu jej nici. Wiadomo, że obie nici w DNA są względem siebie antyrównoległe, czyli jeśli jedna jest 3’→ 5’, to druga skierowana jest przeciwnie, czyli 5’→ 3’. Trzeba też wiedzieć, że kierunek replikacji (transkrypcji też) to 5’→ 3’na nowej nici.
b)
Należy przeanalizować i wykorzystać schemat, z którego wynika, że po jednym cyklu powstają 2 nowe cząsteczki DNA, a następnie policzyć, ile ich powstanie po 5. cyklach. Po każdym kolejnym cyklu jest tych cząsteczek 2 razy więcej, czyli 2n, gdzie n = liczbie cyklów replikacji.
c)
Enzymy, jako białka, w wysokiej temperaturze ulegają inaktywacji, co nie występuje w przypadku polimerazy zastosowanej w PCR, ponieważ pozyskiwana jest ona z bakterii z gorących źródeł i w warunkach termicznych metody PCR wykazuje optymalną aktywność, co jest korzystne dla efektywności tego procesu.
d)
Należy wiedzieć, na czym polega dana choroba, co jest jej przyczyną i powiązać tę wiedzę z możliwościami metody. Przyczyną zespołu Turnera jest brak chromosomu X, a braków metoda ta nie identyfikuje, lecz powiela fragmenty DNA, co umożliwia ich identyfikację przez zwiększenie ilości danego DNA, jak w przypadku retrowirusa HIV.
e)
Substratami w PCR są trifosforany deoksyrybonukleozydów tak, jak w naturalnej replikacji, czyli jeden z nich to dGTP, gdzie d oznacza deoksyrybozę. Replikaza (polimeraza) jest enzymem, więc nie jest substratem reakcji, lecz jako enzym jest biokatalizatorem reakcji, ADP i CTP zawierają rybozę.
Przykłady poprawnych odpowiedzi
a) C
b) 32
c) Jest to enzym pozyskany z bakterii żyjących w gorących źródłach, dlatego nie ulega inaktywacji w wysokich temperaturach reakcji.
d)
1. Nie jest przydatna, ponieważ jest to choroba wywołana mutacją chromosomową (brakiem chromosomu X), natomiast metodą PCR powielać można obecne w pobranym materiale geny (fragmenty DNA), nie można zaś identyfikować braków materiału genetycznego.
2. – Jest przydatna, ponieważ HIV, będący retrowirusem (RNA-wirusem), zawiera odwrotną transkryptazę, która powoduje, że w zainfekowanej komórce powstaje prowirus HIV w postaci DNA, który jest powielany tą metodą.
– Jest przydatna. Jeśli w osoczu badanej krwi są cząstki HIV, to po uwolnieniu z nich RNA wirusa zostaje ono przepisane na DNA dzięki odwrotnej transkryptazie, po czym cząsteczki DNA są powielane metodą PCR i wykrywane.
e) D
