Zadanie 17.3. (0-1)
Na podstawie schematu określ, jak zmieni się funkcjonowanie operonu tryptofanowego
na skutek mutacji w genie kodującym białko represorowe, której efektem jest
uniemożliwienie przyłączenia się cząsteczki tryptofanu do tego białka.
17.3. (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 i zjawiska
biologiczne.
VI. Genetyka i biotechnologia.
negatywna i pozytywna w operonie.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne określenie skutku opisanej mutacji w postaci ciągłej transkrypcji genów
kodujących enzymy szlaku syntezy tryptofanu.
0 p. - za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
• Represor nie będzie mógł być aktywowany - dojdzie do ciągłego wytwarzania mRNA
kodującego enzymy szlaku produkcji tryptofanu.
• Represor nie będzie mógł się przyłączyć do operatora, czego skutkiem będzie brak
możliwości zatrzymania ekspresji genów szlaku syntezy tryptofanu.
• Spowoduje to stałą transkrypcję genów trpA-trpE.
• Dojdzie do konstytutywnej transkrypcji genów trpA-trpE.
• Operon będzie stale aktywny.
Uwagi:
Uznaje się opisanie skutków mutacji jako: „stałą ekspresję genów szlaku syntezy tryptofanu”,
„stałą transkrypcję ORF trpE-trpA” lub ”stałą ekspresję tego operonu”.
Nie uznaje się odpowiedzi niepełnych, w których zdający nie odniósł się do funkcjonowania
operonu, np. „Ta mutacja może spowodować, że tryptofan, mimo wystarczającej jego ilości
w środowisku, będzie stale wytwarzany”.
Zadanie 18. (0-3)
Operon tryptofanowy będzie stale aktywny (transkrypcja genów operonu będzie przebiegać w sposób ciągły, niezależnie od stężenia tryptofanu w komórce).
\nAby zrozumieć skutek mutacji, najpierw przypomnijmy prawidłowy mechanizm operonu trp:
\n| Etap | Co się dzieje w normalnej komórce |
| 1 | Białko represorowe (aporepresor) jest samo w sobie nieaktywne - nie może przyłączyć się do operatora |
| 2 | Tryptofan (korepresor) wiąże się z aprepresorem → powstaje aktywny kompleks represora |
| 3 | Aktywny represor wiąże się z operatorem i blokuje transkrypcję genów szlaku syntezy Trp |
| 4 | Gdy Trp jest mało → represor nieaktywny → transkrypcja trwa → komórka produkuje Trp |
Teraz skutek mutacji:
\nMutacja uniemożliwia przyłączenie tryptofanu do białka represorowego.
\n→ Aporepresor nigdy nie zostaje aktywowany
→ Aporepresor nie wiąże się z operatorem
→ Transkrypcja genów operonu nie jest hamowana
→ Geny szlaku biosyntezy tryptofanu są stale przepisywane, nawet gdy stężenie Trp w komórce jest wysokie
Wniosek: operon działa konstytutywnie (transkrypcja ciągła, niezależna od stężenia tryptofanu).
\nZadajmy pytanie: jakie warunki muszą być spełnione, żeby represja zadziałała?
\nRepresja wymaga:
(1) aktywnego represora → wymaga (2) Trp przyłączonego do aprepresora
↑
← TUTAJ JEST BLOKADA MUTACJĄ
Mutacja eliminuje krok (2). Bez kroku (2) niemożliwy jest krok (1). Bez aktywnego represora niemożliwa jest represja. Transkrypcja przebiega bez zatrzymania.
\nAnalogia do biologii molekularnej: To jak wyłącznik prądu z uszkodzonym stykiem - możemy kręcić przełącznikiem (= zwiększać stężenie Trp), ale prąd (= sygnał „zatrzymaj transkrypcję") nigdy nie dotrze do celu.
\nWarto zestawić dwa typy mutacji, by utrwalić logikę:
\n| Typ mutacji represora | Skutek dla operonu |
| Mutacja powodująca, że represor ZAWSZE aktywny (nie potrzebuje Trp) | Operon zawsze wyłączony - brak syntezy Trp |
| Mutacja uniemożliwiająca przyłączenie Trp ← nasze zadanie | Operon zawsze włączony - ciągła synteza Trp nawet gdy Trp jest nadmiar |
| Brak mutacji (prawidłowe białko) | Operon regulowany odpowiednio do stężenia Trp |
Nasze zadanie = środkowy wiersz: represor zablokowany po stronie aktywacji → operon stale transkrybowany.
\n1 pkt - za poprawne okreslenie skutku opisanej mutacji w postaci ciaglej transkrypcji genow kodujacych enzymy szlaku syntezy tryptofanu.
\n0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca tego wymagania lub jej brak.
\nPrzyklady CKE: "Represor nie bedzie mogl sie przylaczyc do operatora, czego skutkiem bedzie ciagla ekspresja genow szlaku syntezy tryptofanu" / "Operon bedzie stale aktywny".
\nUwaga CKE: nie uznaje sie odpowiedzi, w ktorych zdajacy nie odniosl sie do funkcjonowania operonu.
\nW tym zadaniu nie korzystamy z karty wzorów - wystarczy znajomość mechanizmu regulacji operonu represyjnego (operon tryptofanowy jako modelowy przykład regulacji negatywnej z korepresesorem).
\n📖 Schemat operonu trp pojawia się w treści zadania - jest to informacja wizualna z arkusza, którą należy odczytać i zinterpretować.\n
⚠️ Uwaga: Najczęstszy błąd - pomylenie operonu trp (represyjny, wyłączany przez Trp) z operonem lac (indukowalny, włączany przez laktozę). W trp brak Trp → transkrypcja trwa; tutaj brak możliwości przyłączenia Trp → efekt jak brak Trp → transkrypcja trwa.\n
⚠️ Uwaga: Nie pisz „represor nie będzie produkowany" - białko represorowe jest nadal syntetyzowane (gen represora nie jest zmutowany w sensie utraty ekspresji), tylko nie może wiązać Trp. To subtelna, ale ważna różnica!\n
⚠️ Uwaga: Klucz CKE oczekuje wskazania efektu funkcjonalnego (ciągła transkrypcja / stała aktywność operonu), a nie tylko opisu mutacji - samo „represor nie może wiązać Trp" bez wniosku o transkrypcji może zostać nieuznanej za 1 pkt."}]}