Zadanie 17.2. (0-1)
Opisz, korzystając z powyższego schematu, w jaki sposób będzie działać operon
tryptofanowy w sytuacji, gdy komórka bakterii znajdzie się w środowisku, w którym ma
dostęp do odpowiedniej ilości tryptofanu.
MBI_1R
17.2. (0-1)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający
objaśnia i komentuje informacje [ ],
wyjaśnia zależności przyczynowo-
-skutkowe.
I. Poznanie świata organizmów na różnych
poziomach organizacji życia. Zdający [ ]
przedstawia i wyjaśnia procesy [ ]
biologiczne.
VI. Genetyka i biotechnologia.
negatywna i pozytywna w operonie.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawny opis, uwzględniający następujące etapy: (1) przyłączenie się cząsteczek
tryptofanu do represora, (2) przyłączenie się aktywnego represora do operatora,
(3) uniemożliwienie przyłączenia się polimerazy (RNA) lub zablokowanie transkrypcji
genów szlaku syntezy tryptofanu.
0 p. - za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
• Jeżeli komórka ma odpowiednią ilość tryptofanu, to jego cząsteczki przyłączają się
do nieaktywnego białka represorowego, co powoduje jego aktywację, dzięki czemu
przyłącza się ono do operatora i blokuje transkrypcję genów szlaku syntezy tryptofanu.
• Dochodzi do wyciszenia ekspresji genów szlaku syntezy tryptofanu, ponieważ tryptofan
łączy się z białkiem represorowym, aktywując je, co powoduje przyłączenie się tego białka
do operatora.
• Represor aktywowany przez tryptofan łączy się z operatorem, blokując przyłączenie się
polimerazy RNA.
Uwagi:
Uznaje się odpowiedzi odnoszące się w opisie etapu 3. do zahamowania ekspresji genów
szlaku syntezy tryptofanu bez określenia, że dochodzi do tego na etapie transkrypcji.
Nie uznaje się odpowiedzi niepełnych, np. uwzględniających jedynie przyłączenie się
tryptofanu do białka represorowego i zablokowanie transkrypcji genów szlaku syntezy
tryptofanu - bez opisania etapu 2.
Gdy w komórce dostępny jest tryptofan, operon tryptofanowy zostaje wyłączony (zrepresowany). Tryptofan jako korepresor wiąże się z białkiem represora (aporepresor), tworząc aktywny kompleks represor-tryptofan, który przyłącza się do operatora i blokuje transkrypcję genów strukturalnych. Enzymy syntezy tryptofanu nie są produkowane.
\nKluczowy wniosek: Operon tryptofanowy to operon represyjny - domyślnie WŁĄCZONY, wyłączany przez nadmiar produktu (sprzężenie zwrotne ujemne).\n
| Cecha | Brak tryptofanu | Tryptofan dostępny |
| Stan aporepresor | wolny, nieaktywny | związany z Trp → aktywny |
| Operator | wolny | zajęty przez represor |
| Transkrypcja | zachodzi | zablokowana |
| Synteza enzymów | tak | nie |
| Produkcja Trp | tak | nie (zbędna) |
Widać wyraźnie logikę regulacji: komórka produkuje tryptofan tylko wtedy, gdy go potrzebuje. To klasyczny mechanizm ujemnego sprzężenia zwrotnego na poziomie ekspresji genów.
\nSchemat operonu tryptofanowego zawiera:
\nAnaliza przepływu informacji przy obecności tryptofanu:
\nGen R → mRNA → Aporepresor
↓ + Trp (korepresor)
Aktywny represor
↓
Wiąże O → blokuje RNA pol
↓
BRAK transkrypcji E1-E5
↓
BRAK enzymów szlaku Trp
Każdy element schematu ma swoje zadanie - tryptofan jest sygnałem zwrotnym zamykającym pętlę regulacji.
\n1 pkt - za poprawny opis uwzgledniajacy etapy: (1) przylaczenie czasteczek tryptofanu do represora, (2) przylaczenie aktywnego represora do operatora, (3) uniemozliwienie przylaczenia polimerazy RNA / zablokowanie transkrypcji genow szlaku syntezy tryptofanu.
\n0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca tego wymagania lub jej brak.
\nUwaga CKE: nie uznaje sie odpowiedzi niepelnych, np. uwzgledniajacych tylko przylaczenie tryptofanu do represora i zablokowanie transkrypcji, bez opisania etapu 2 (przylaczenia represora do operatora).
\nW tym zadaniu nie korzystamy z karty wzorów - wystarczy znajomość mechanizmu regulacji ekspresji genów (operon bakteryjny, represja, korepresor). Karta wzorów EM2023 nie zawiera schematów operonów - to czysta biologia molekularna.
\n⚠️ Pułapka 1: Mylenie operonu tryptofanowego z laktozowym. Operon lac jest indukowalny (domyślnie wyłączony, włącza go induktor = laktoza). Operon trp jest represyjny (domyślnie włączony, wyłącza go korepresor = tryptofan). Uczeń często pisze odwrotnie!\n
⚠️ Pułapka 2: Pisanie, że „tryptofan blokuje promotor" - NIE. Tryptofan nie działa bezpośrednio na DNA. Działa przez białko represora (aporepresor), który po związaniu Trp zmienia konformację i dopiero wtedy blokuje operator.\n
⚠️ Pułapka 3: Napisanie tylko „operon jest wyłączony" bez opisu mechanizmu = 0 pkt. Klucz CKE wymaga wskazania roli tryptofanu jako korepresora i/lub przyłączenia kompleksu do operatora.\n
⚠️ Pułapka 4: Mylenie aporepresor (białko nieaktywne, bez ligandu) z represor (aktywny kompleks z korepresorem). Na maturze precyzja terminologiczna jest ważna - warto napisać: „tryptofan + aporepresor → aktywny represor → blokuje operator"."}]}