{"id":"biologia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad/16.1","paper_id":"biologia-2018-maj-matura-rozszerzona","number":"16.1","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2018,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 16.1. (0-1)\nPodaj, który z procesów przedstawionych na schemacie - acetylacja czy deacetylacja -\nprowadzi do zahamowania ekspresji informacji genetycznej danego fragmentu DNA.\nOdpowiedź uzasadnij, odwołując się do znaczenia powstałych zmian w strukturze\nchromatyny.","answer":null,"answer_text":"16.1. (0-1)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja. Zdający\nobjaśnia […] informacje, […] wyjaśnia\nzależności przyczynowo-skutkowe […].\nIV. Poszukiwanie, wykorzystanie\ni tworzenie informacji. Zdający odczytuje,\nselekcjonuje, porównuje i przetwarza\ninformacje pozyskane z różnorodnych\nźródeł […].\nI. Poznanie świata organizmów na różnych\npoziomach organizacji życia. Zdający:\nopisuje […] procesy i zjawiska biologiczne\n[…].\nVI. Genetyka i biotechnologia.\n4. Regulacja działania genów. Zdający:\n3) przedstawia sposoby regulacji działania\ngenów u organizmów eukariotycznych.\nSchemat punktowania\n1 p. - za\nwskazanie\nprocesu\ndeacetylacji\nwraz\nz\npoprawnym\nuzasadnieniem,\nuwzględniającym kondensację chromatyny oraz znaczenie tej zmiany w zahamowaniu\ntranskrypcji.\n0 p. - za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\n• Deacetylacja, ponieważ odłączenie grup acetylowych od ogonków białek histonowych\nskutkuje wytworzeniem bardziej zwartej struktury chromatyny, a więc nie dochodzi\ndo inicjacji transkrypcji.\n• Deacetylacja, ponieważ skutkuje ściślejszym upakowaniem nici DNA, co uniemożliwia\nprzyłączenie czynników transkrypcyjnych.\n• Deacetylacja, ponieważ wskutek kondensacji chromatyny miejsca przyłączenia\npolimerazy RNA zależnej od DNA są niedostępne.\nUwaga:\nNie uznaje się odpowiedzi, w której uwzględniona jest zmiana struktury chromatyny bez\npodania jej znaczenia w hamowaniu ekspresji informacji genetycznej, np. „Deacetylacja,\nponieważ powoduje kondensację chromatyny, co hamuje ekspresję informacji genetycznej\ndanego fragmentu DNA”.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Deacetylacja** - prowadzi do zahamowania ekspresji informacji genetycznej danego fragmentu DNA.\n\n**Uzasadnienie:** Deacetylacja prowadzi do upakowania (kondensacji) chromatyny, przez co DNA staje się niedostępne dla aparatu transkrypcyjnego (polimerazy RNA i czynników transkrypcyjnych) - transkrypcja nie może zachodzić.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm ładunków elektrycznych (krok po kroku)\n\n**Krok 1 - wyjściowa sytuacja elektryczna:**\nHistony mają silnie **zasadowy** charakter - bogate w aminokwasy **lizynę (Lys)** i **argininę (Arg)**, których grupy aminowe (\\(-\\text{NH}_3^+\\)) niosą ładunek **dodatni**.\nDNA ma ładunek **ujemny** (grupy fosforanowe).\n→ Histony i DNA przyciągają się elektrostatycznie → DNA ciasno owinięty wokół oktameru histonów.\n\n**Krok 2 - acetylacja (co robi Ac):**\nAcetylotransferaza przyłącza grupę acetylową \\(\\ce{-CO-CH3}\\) do aminogrupy lizyny w ogonku histonu.\nReakcja:\n\\[\\ce{Lys-NH3+ + CH3CO-SCoA -> Lys-NH-CO-CH3 + CoA + H+}\\]\nŁadunek \\(+\\) **zostaje zneutralizowany** → wiązanie elektrostatyczne histon-DNA **słabnie** → chromatyna się **rozluźnia** (euchromatin) → DNA dostępny dla polimerazy RNA → **ekspresja WZRASTA**.\n\n**Krok 3 - deacetylacja (co robi brak Ac):**\nDeacetylaza usuwa grupę acetylową → lizyna odzyskuje ładunek \\(+\\) → wiązanie elektrostatyczne histon-DNA **wzmacnia się** → nukleosom upakowany ciasno → chromatyna **skondensowana** (heterochromatyna) → polimeraza RNA i czynniki transkrypcyjne **nie mają dostępu** do nici DNA.\n→ **Ekspresja ZAHAMOWANA.**\n\n**Wniosek:**\n| Modyfikacja | Ładunek histonu | Struktura chromatyny | Ekspresja |\n| Acetylacja | neutralny | rozluźniona | ↑ wzrasta |\n| **Deacetylacja** | **+** (zasadowy) | **skondensowana** | **↓ zahamowana** |\n\n## Sposób 2 - Odczyt ze schematu (wnioskowanie z ilustracji)\n\nZe schematu opisanego w zadaniu wprost wynika:\n- **Deacetylacja** → „mała gęstość Ac\" → **upakowana chromatyna**\n- **Acetylacja** → „Ac\" przy ogonkach → **rozluźniona chromatyna**\n\n**Rozumowanie:**\nUpakowana (skondensowana) chromatyna = DNA jest **fizycznie zwinięty** i niedostępny → enzymy przeprowadzające transkrypcję (polimeraza RNA II) i czynniki transkrypcyjne **nie mogą przyłączyć się do promotora** → mRNA **nie powstaje** → ekspresja genetyczna **jest zahamowana**.\n\n→ Odpowiedź: **deacetylacja** → struktura upakowana → **zahamowanie ekspresji**.\n\n## Sposób 3 - Wnioskowanie przez analogię do heterochromatyny\n\nZnana zasada cytologii komórkowej:\n> **Heterochromatyna** (silnie upakowana, ciemno barwiąca się w mikroskopii) = region **nieaktywny transkrypcyjnie**.\n> **Euchromatyna** (luźna, jasna) = region **aktywny transkrypcyjnie**.\n\nDeacetylacja histonów → chromatyna upakowana = stan jak **heterochromatyna konstitutywna** (np. centromer, telomer) → transkrypcja niemożliwa.\nAcetylacja histonów → chromatyna luźna = stan jak **euchromatyna** → geny dostępne, transkrypcja możliwa.\n\n**To samo zjawisko, opisane przez inny znany uczniowi kontekst** (heterochromatyna vs. euchromatyna z lekcji o chromosomach).\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> **Zadanie 16.1 (0-1 pkt) - oficjalny schemat oceniania CKE:**\n> - **1 pkt** - za wskazanie procesu **deacetylacji** wraz z uzasadnieniem uwzgledniajacym kondensacje chromatyny ORAZ znaczenie tej zmiany w zahamowaniu transkrypcji.\n> - **0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca powyzszych wymagan lub za brak odpowiedzi.\n>\n> **Nie uznaje sie** odpowiedzi uwzgledniajacej zmiane struktury chromatyny bez podania jej znaczenia w hamowaniu ekspresji.\n\n## Wzory z karty CKE - czego używamy\n\nW tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów EM2023 - zadanie opiera się na znajomości **mechanizmu epigenetycznego** (acetylacja lizyny, struktura nukleosomów, chromatyna).\n\n> 📖 Pomocniczo: Karta wzorów CKE **str. 6-7** - aminokwasy: lizyna (Lys, K) - wzór z wolną grupą \\(-\\text{NH}_2\\) w łańcuchu bocznym (to właśnie ona ulega acetylacji). Dzięki temu można precyzyjnie wytłumaczyć, **dlaczego** acetylacja neutralizuje ładunek \\(+\\).\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Najczęstszy błąd - **pomylenie acetylacji z deacetylacją**: \"acetyl = aktywacja\" to reguła, którą łatwo zapamiętać (obydwa zaczynają się na \"a\") - **de-**acetylacja = odwrotność = **dezaktywacja**.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Pisanie tylko \"upakowanie chromatyny\" bez powiązania z **niedostępnością DNA dla polimerazy** to ryzyko utraty punktu - klucz wymaga **wyjaśnienia mechanizmu**, nie tylko opisu struktury.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie wystarczy napisać \"deacetylacja hamuje ekspresję\" - bez uzasadnienia (struktura chromatyny → blokada transkrypcji) klucz CKE przyznaje **0 pkt** (tak skonstruowany jest schemat oceniania dla zadań z \"Odpowiedź uzasadnij\").","image":"img/biologia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad-16.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":20,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2018 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 16.1. (0-1)
Podaj, który z procesów przedstawionych na schemacie - acetylacja czy deacetylacja -
prowadzi do zahamowania ekspresji informacji genetycznej danego fragmentu DNA.
Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do znaczenia powstałych zmian w strukturze
chromatyny.

","answer_text_html":"

16.1. (0-1)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający
objaśnia […] informacje, […] wyjaśnia
zależności przyczynowo-skutkowe […].
IV. Poszukiwanie, wykorzystanie
i tworzenie informacji. Zdający odczytuje,
selekcjonuje, porównuje i przetwarza
informacje pozyskane z różnorodnych
źródeł […].
I. Poznanie świata organizmów na różnych
poziomach organizacji życia. Zdający:
opisuje […] procesy i zjawiska biologiczne
[…].
VI. Genetyka i biotechnologia.

\n
  1. Regulacja działania genów. Zdający:
  2. przedstawia sposoby regulacji działania
\n

genów u organizmów eukariotycznych.
Schemat punktowania
1 p. - za
wskazanie
procesu
deacetylacji
wraz
z
poprawnym
uzasadnieniem,
uwzględniającym kondensację chromatyny oraz znaczenie tej zmiany w zahamowaniu
transkrypcji.
0 p. - za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
• Deacetylacja, ponieważ odłączenie grup acetylowych od ogonków białek histonowych
skutkuje wytworzeniem bardziej zwartej struktury chromatyny, a więc nie dochodzi
do inicjacji transkrypcji.
• Deacetylacja, ponieważ skutkuje ściślejszym upakowaniem nici DNA, co uniemożliwia
przyłączenie czynników transkrypcyjnych.
• Deacetylacja, ponieważ wskutek kondensacji chromatyny miejsca przyłączenia
polimerazy RNA zależnej od DNA są niedostępne.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi, w której uwzględniona jest zmiana struktury chromatyny bez
podania jej znaczenia w hamowaniu ekspresji informacji genetycznej, np. „Deacetylacja,
ponieważ powoduje kondensację chromatyny, co hamuje ekspresję informacji genetycznej
danego fragmentu DNA”.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

Deacetylacja - prowadzi do zahamowania ekspresji informacji genetycznej danego fragmentu DNA.

\n

Uzasadnienie: Deacetylacja prowadzi do upakowania (kondensacji) chromatyny, przez co DNA staje się niedostępne dla aparatu transkrypcyjnego (polimerazy RNA i czynników transkrypcyjnych) - transkrypcja nie może zachodzić.

\n

Sposób 1 - Mechanizm ładunków elektrycznych (krok po kroku)

\n

Krok 1 - wyjściowa sytuacja elektryczna:
Histony mają silnie zasadowy charakter - bogate w aminokwasy lizynę (Lys) i argininę (Arg), których grupy aminowe (−NH3+) niosą ładunek dodatni.
DNA ma ładunek ujemny (grupy fosforanowe).
→ Histony i DNA przyciągają się elektrostatycznie → DNA ciasno owinięty wokół oktameru histonów.

\n

Krok 2 - acetylacja (co robi Ac):
Acetylotransferaza przyłącza grupę acetylową \\ce−CO−CH3 do aminogrupy lizyny w ogonku histonu.
Reakcja:

\n
\\ceLys−NH3++CH3CO−SCoA−>Lys−NH−CO−CH3+CoA+H+
\n

Ładunek + zostaje zneutralizowany → wiązanie elektrostatyczne histon-DNA słabnie → chromatyna się rozluźnia (euchromatin) → DNA dostępny dla polimerazy RNA → ekspresja WZRASTA.

\n

Krok 3 - deacetylacja (co robi brak Ac):
Deacetylaza usuwa grupę acetylową → lizyna odzyskuje ładunek + → wiązanie elektrostatyczne histon-DNA wzmacnia się → nukleosom upakowany ciasno → chromatyna skondensowana (heterochromatyna) → polimeraza RNA i czynniki transkrypcyjne nie mają dostępu do nici DNA.
→ Ekspresja ZAHAMOWANA.

\n

Wniosek:
| Modyfikacja | Ładunek histonu | Struktura chromatyny | Ekspresja |
| Acetylacja | neutralny | rozluźniona | ↑ wzrasta |
| Deacetylacja | + (zasadowy) | skondensowana | ↓ zahamowana |

\n

Sposób 2 - Odczyt ze schematu (wnioskowanie z ilustracji)

\n

Ze schematu opisanego w zadaniu wprost wynika:

\n\n

Rozumowanie:
Upakowana (skondensowana) chromatyna = DNA jest fizycznie zwinięty i niedostępny → enzymy przeprowadzające transkrypcję (polimeraza RNA II) i czynniki transkrypcyjne nie mogą przyłączyć się do promotora → mRNA nie powstaje → ekspresja genetyczna jest zahamowana.

\n

→ Odpowiedź: deacetylacja → struktura upakowana → zahamowanie ekspresji.

\n

Sposób 3 - Wnioskowanie przez analogię do heterochromatyny

\n

Znana zasada cytologii komórkowej:

\n
Heterochromatyna (silnie upakowana, ciemno barwiąca się w mikroskopii) = region nieaktywny transkrypcyjnie.
Euchromatyna (luźna, jasna) = region aktywny transkrypcyjnie.
\n

Deacetylacja histonów → chromatyna upakowana = stan jak heterochromatyna konstitutywna (np. centromer, telomer) → transkrypcja niemożliwa.
Acetylacja histonów → chromatyna luźna = stan jak euchromatyna → geny dostępne, transkrypcja możliwa.

\n

To samo zjawisko, opisane przez inny znany uczniowi kontekst (heterochromatyna vs. euchromatyna z lekcji o chromosomach).

\n

Schemat oceniania CKE

\n
Zadanie 16.1 (0-1 pkt) - oficjalny schemat oceniania CKE:
- 1 pkt - za wskazanie procesu deacetylacji wraz z uzasadnieniem uwzgledniajacym kondensacje chromatyny ORAZ znaczenie tej zmiany w zahamowaniu transkrypcji.
- 0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca powyzszych wymagan lub za brak odpowiedzi.

Nie uznaje sie odpowiedzi uwzgledniajacej zmiane struktury chromatyny bez podania jej znaczenia w hamowaniu ekspresji.
\n

Wzory z karty CKE - czego używamy

\n

W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów EM2023 - zadanie opiera się na znajomości mechanizmu epigenetycznego (acetylacja lizyny, struktura nukleosomów, chromatyna).

\n
📖 Pomocniczo: Karta wzorów CKE str. 6-7 - aminokwasy: lizyna (Lys, K) - wzór z wolną grupą −NH2 w łańcuchu bocznym (to właśnie ona ulega acetylacji). Dzięki temu można precyzyjnie wytłumaczyć, dlaczego acetylacja neutralizuje ładunek +.
\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Najczęstszy błąd - pomylenie acetylacji z deacetylacją: "acetyl = aktywacja" to reguła, którą łatwo zapamiętać (obydwa zaczynają się na "a") - de-acetylacja = odwrotność = dezaktywacja.
\n
⚠️ Uwaga: Pisanie tylko "upakowanie chromatyny" bez powiązania z niedostępnością DNA dla polimerazy to ryzyko utraty punktu - klucz wymaga wyjaśnienia mechanizmu, nie tylko opisu struktury.
\n
⚠️ Uwaga: Nie wystarczy napisać "deacetylacja hamuje ekspresję" - bez uzasadnienia (struktura chromatyny → blokada transkrypcji) klucz CKE przyznaje 0 pkt (tak skonstruowany jest schemat oceniania dla zadań z "Odpowiedź uzasadnij").
"}]}