{"id":"biologia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad/6.3","paper_id":"biologia-2022-maj-matura-rozszerzona","number":"6.3","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2022,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 6.3. (0-1)\nWyjaśnij, dlaczego mutacja w jednym z genów kodujących rRNA bakterii\nM. tuberculosis może powodować nabycie przez szczep tych bakterii oporności na\nstreptomycynę.","answer":null,"answer_text":"6.3. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2022\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja. Zdający\nobjaśnia i komentuje informacje […],\nwyjaśnia zależności przyczynowo-skutkowe.\nVI. Genetyka i biotechnologia.\n5. Zmienność genetyczna. Zdający:\n3) rozróżnia mutacje […] i określa ich\nmożliwe skutki.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nZasady oceniania\n1 pkt - za prawidłowe wyjaśnienie, uwzględniające: 1) zmianę struktury rybosomu, co\nutrudnia wiązanie się streptomycyny z rybosomem lub 2) rozprzestrzenienie się\noporności dzięki selekcji pozytywnej opornych bakterii lub 3) rozprzestrzenianie się\noporności poprzez horyzontalny transfer genów.\n0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\nW wyniku mutacji zmienia się kształt rybosomu, w wyniku czego antybiotyk nie może się\njuż z nim wiązać.\nZmutowana bakteria może uzyskać przewagę selekcyjną w populacji i dojdzie w ten\nsposób do jej namnożenia, a inne nieoporne bakterie zginą.\nPonieważ między bakteriami dochodzi do koniugacji i bakteria będąca biorcą nabywa\noporność na streptomycynę, ponieważ uzyskuje gen z mutacją od dawcy.\nUwaga:\nNie uznaje się odpowiedzi zawierających określenie „odporność” na antybiotyki zamiast\n„oporność”.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\nMutacja zmienia strukturę rRNA w podjednostce 30S rybosomu - streptomycyna nie może się związać ze swoim celem i nie hamuje syntezy białek, więc bakteria przeżywa.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm działania antybiotyku krok po kroku\n\n**Jak działa streptomycyna (stan wyjściowy - szczep wrażliwy):**\n\n1. Streptomycyna to antybiotyk aminoglikozydowy - wnika do wnętrza bakterii.\n2. Wiąże się specyficznie z **podjednostką 30S rybosomu** bakteryjnego - konkretnie z białkiem S12 oraz z **16S rRNA** tej podjednostki.\n3. Wiązanie powoduje **błędne odczytywanie kodonu** mRNA i zakłóca translację → synteza białek jest zahamowana → bakteria ginie.\n\n**Co zmienia mutacja (szczep oporny):**\n\n1. Mutacja w genie kodującym **16S rRNA** (gen *rrs*) zmienia sekwencję nukleotydów rRNA.\n2. Zmieniona sekwencja → zmieniona **struktura trzeciorzędowa (konformacja)** cząsteczki rRNA w podjednostce 30S.\n3. **Miejsce wiązania streptomycyny na rybosomie jest zdeformowane / nierozpoznawane** przez lek - streptomycyna nie może się związać (lub wiąże się znacznie słabiej).\n4. Brak wiązania → translacja przebiega normalnie → białka bakteryjne są syntetyzowane poprawnie → bakteria przeżywa i namnaża się → **szczep nabywa oporność**.\n\n> **Wniosek:** Celem streptomycyny jest sam rRNA - zmiana struktury celu uniemożliwia działanie leku.\n\n## Sposób 2 - Analogia \"klucz-zamek\" i porównanie z innymi mechanizmami oporności\n\nDziałanie antybiotyku można opisać modelem **klucz-zamek**:\n- **Klucz** = streptomycyna (lek o konkretnym kształcie).\n- **Zamek** = miejsce wiązania na 16S rRNA podjednostki 30S.\n\n| Sytuacja | Co się dzieje? |\n| Szczep wrażliwy (dziki) | Klucz pasuje do zamka → lek blokuje ribosom → bakteria ginie |\n| Mutacja w genie rRNA | Zamek zmienia kształt → klucz nie pasuje → lek nie blokuje rybosomu → bakteria przeżywa |\n\n**Dlaczego to mutacja rRNA, a nie białka?**\n\nInne mechanizmy oporności na streptomycynę u bakterii to np.:\n- mutacja w genie białka S12 rybosomu (też zmienia miejsce wiązania),\n- enzymatyczna inaktywacja streptomycyny (acetylo- lub nukleotydylotransferazy).\n\nW tym zadaniu scenariusz dotyczy **mutacji w genie rRNA** → efekt jest ten sam: zakłócenie miejsca wiązania leku.\n\nPonieważ gen rRNA jest bezpośrednio transkrybowany do cząsteczki 16S rRNA (bez etapu translacji - rRNA *nie jest* kodowane przez białko), mutacja w tym genie **od razu** zmienia sekwencję i strukturę samego celu streptomycyny.\n\n## Orientacyjny schemat punktowania (odtworzony przez AI - NIE oficjalny klucz CKE)\n\n> 📋 **Orientacyjny schemat punktowania (nieoficjalny, odtworzony przez AI) (zadanie 6.3, max 1 pkt):**\n>\n> - **1 pkt** - uczeń wyjaśnia, że:\n> - streptomycyna działa przez wiązanie się do rybosomu (rRNA / podjednostki 30S) **ORAZ**\n> - mutacja zmienia strukturę rRNA (konformację / miejsce wiązania) → lek nie może się związać → nie hamuje syntezy białek / translacji → bakteria przeżywa\n> - **0 pkt** - brak powiązania mutacji rRNA z miejscem działania streptomycyny; odpowiedź tylko ogólna (\"mutacja chroni bakterię\")\n>\n> **Akceptowane warianty:** sformułowanie \"zmiana struktury przestrzennej rRNA\", \"zmiana miejsca wiązania leku\", \"streptomycyna nie wiąże się z rybosomem\"\n>\n> ❌ **Nie uznaje się:** \"mutacja powoduje oporność\" bez wyjaśnienia mechanizmu; \"bakteria produkuje enzym rozkładający streptomycynę\" (to inny mechanizm, niezwiązany z mutacją rRNA).\n\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy z karty wzorów** - wystarczy znajomość:\n- mechanizmu działania antybiotyków aminoglikozydowych (cel = rRNA rybosomu 30S),\n- roli rRNA jako składnika strukturalnego i funkcjonalnego rybosomu (nie tłumaczonego na białko),\n- pojęcia mutacji punktowej zmieniającej konformację cząsteczki.\n\nKarta wzorów EM2023 nie zawiera sekcji dotyczącej antybiotyków - to wiedza z zakresu mikrobiologii i genetyki molekularnej objęta podstawą programową.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Najczęstszy błąd - uczeń pisze \"bakteria wytwarza enzym niszczący streptomycynę\". To *inny* mechanizm oporności (enzymatyczna inaktywacja), niezwiązany z mutacją genu rRNA. Zadanie wprost mówi o mutacji w genie rRNA - trzeba powiązać mutację z miejscem działania leku.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Błąd logiczny - \"mutacja jest korzystna, więc bakteria przeżywa\" bez wyjaśnienia *dlaczego*. Klucz CKE wymaga wskazania **mechanizmu**: zmiana struktury rRNA → brak wiązania streptomycyny.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mylenie rRNA z mRNA lub białkiem. Gen kodujący rRNA → transkrypcja → gotowa cząsteczka rRNA (bez translacji!). Mutacja w tym genie zmienia sekwencję rRNA, a nie białka - to ważny element wyjaśnienia.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Pominięcie słowa \"rybosom / podjednostka 30S\" - samo stwierdzenie \"streptomycyna wiąże się z bakterią\" jest zbyt ogólne i może nie być uznane. Trzeba wskazać konkretny cel: **rRNA rybosomu bakteryjnego**.","image":"img/biologia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad-6.3.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":7,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2022 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 6.3. (0-1)<br>Wyjaśnij, dlaczego mutacja w jednym z genów kodujących rRNA bakterii<br>M. tuberculosis może powodować nabycie przez szczep tych bakterii oporności na<br>streptomycynę.</p>","answer_text_html":"<p>6.3. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2022<br>Wymaganie ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający<br>objaśnia i komentuje informacje […],<br>wyjaśnia zależności przyczynowo-skutkowe.<br>VI. Genetyka i biotechnologia.</p>\n<ol><li>Zmienność genetyczna. Zdający:</li><li>rozróżnia mutacje […] i określa ich</li></ol>\n<p>możliwe skutki.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - za prawidłowe wyjaśnienie, uwzględniające: 1) zmianę struktury rybosomu, co<br>utrudnia wiązanie się streptomycyny z rybosomem lub 2) rozprzestrzenienie się<br>oporności dzięki selekcji pozytywnej opornych bakterii lub 3) rozprzestrzenianie się<br>oporności poprzez horyzontalny transfer genów.<br>0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>W wyniku mutacji zmienia się kształt rybosomu, w wyniku czego antybiotyk nie może się<br>już z nim wiązać.<br>Zmutowana bakteria może uzyskać przewagę selekcyjną w populacji i dojdzie w ten<br>sposób do jej namnożenia, a inne nieoporne bakterie zginą.<br>Ponieważ między bakteriami dochodzi do koniugacji i bakteria będąca biorcą nabywa<br>oporność na streptomycynę, ponieważ uzyskuje gen z mutacją od dawcy.<br>Uwaga:<br>Nie uznaje się odpowiedzi zawierających określenie „odporność” na antybiotyki zamiast<br>„oporność”.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p>Mutacja zmienia strukturę rRNA w podjednostce 30S rybosomu - streptomycyna nie może się związać ze swoim celem i nie hamuje syntezy białek, więc bakteria przeżywa.</p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm działania antybiotyku krok po kroku</h4>\n<p><strong>Jak działa streptomycyna (stan wyjściowy - szczep wrażliwy):</strong></p>\n<ol><li>Streptomycyna to antybiotyk aminoglikozydowy - wnika do wnętrza bakterii.</li><li>Wiąże się specyficznie z <strong>podjednostką 30S rybosomu</strong> bakteryjnego - konkretnie z białkiem S12 oraz z <strong>16S rRNA</strong> tej podjednostki.</li><li>Wiązanie powoduje <strong>błędne odczytywanie kodonu</strong> mRNA i zakłóca translację → synteza białek jest zahamowana → bakteria ginie.</li></ol>\n<p><strong>Co zmienia mutacja (szczep oporny):</strong></p>\n<ol><li>Mutacja w genie kodującym <strong>16S rRNA</strong> (gen <em>rrs</em>) zmienia sekwencję nukleotydów rRNA.</li><li>Zmieniona sekwencja → zmieniona <strong>struktura trzeciorzędowa (konformacja)</strong> cząsteczki rRNA w podjednostce 30S.</li><li><strong>Miejsce wiązania streptomycyny na rybosomie jest zdeformowane / nierozpoznawane</strong> przez lek - streptomycyna nie może się związać (lub wiąże się znacznie słabiej).</li><li>Brak wiązania → translacja przebiega normalnie → białka bakteryjne są syntetyzowane poprawnie → bakteria przeżywa i namnaża się → <strong>szczep nabywa oporność</strong>.</li></ol>\n<blockquote><strong>Wniosek:</strong> Celem streptomycyny jest sam rRNA - zmiana struktury celu uniemożliwia działanie leku.</blockquote>\n<h4>Sposób 2 - Analogia &quot;klucz-zamek&quot; i porównanie z innymi mechanizmami oporności</h4>\n<p>Działanie antybiotyku można opisać modelem <strong>klucz-zamek</strong>:</p>\n<ul><li><strong>Klucz</strong> = streptomycyna (lek o konkretnym kształcie).</li><li><strong>Zamek</strong> = miejsce wiązania na 16S rRNA podjednostki 30S.</li></ul>\n<p>| Sytuacja | Co się dzieje? |<br>| Szczep wrażliwy (dziki) | Klucz pasuje do zamka → lek blokuje ribosom → bakteria ginie |<br>| Mutacja w genie rRNA | Zamek zmienia kształt → klucz nie pasuje → lek nie blokuje rybosomu → bakteria przeżywa |</p>\n<p><strong>Dlaczego to mutacja rRNA, a nie białka?</strong></p>\n<p>Inne mechanizmy oporności na streptomycynę u bakterii to np.:</p>\n<ul><li>mutacja w genie białka S12 rybosomu (też zmienia miejsce wiązania),</li><li>enzymatyczna inaktywacja streptomycyny (acetylo- lub nukleotydylotransferazy).</li></ul>\n<p>W tym zadaniu scenariusz dotyczy <strong>mutacji w genie rRNA</strong> → efekt jest ten sam: zakłócenie miejsca wiązania leku.</p>\n<p>Ponieważ gen rRNA jest bezpośrednio transkrybowany do cząsteczki 16S rRNA (bez etapu translacji - rRNA <em>nie jest</em> kodowane przez białko), mutacja w tym genie <strong>od razu</strong> zmienia sekwencję i strukturę samego celu streptomycyny.</p>\n<h4>Orientacyjny schemat punktowania (odtworzony przez AI - NIE oficjalny klucz CKE)</h4>\n<blockquote>📋 <strong>Orientacyjny schemat punktowania (nieoficjalny, odtworzony przez AI) (zadanie 6.3, max 1 pkt):</strong><br><br>- <strong>1 pkt</strong> - uczeń wyjaśnia, że:<br>- streptomycyna działa przez wiązanie się do rybosomu (rRNA / podjednostki 30S) <strong>ORAZ</strong><br>- mutacja zmienia strukturę rRNA (konformację / miejsce wiązania) → lek nie może się związać → nie hamuje syntezy białek / translacji → bakteria przeżywa<br>- <strong>0 pkt</strong> - brak powiązania mutacji rRNA z miejscem działania streptomycyny; odpowiedź tylko ogólna (&quot;mutacja chroni bakterię&quot;)<br><br><strong>Akceptowane warianty:</strong> sformułowanie &quot;zmiana struktury przestrzennej rRNA&quot;, &quot;zmiana miejsca wiązania leku&quot;, &quot;streptomycyna nie wiąże się z rybosomem&quot;<br><br>❌ <strong>Nie uznaje się:</strong> &quot;mutacja powoduje oporność&quot; bez wyjaśnienia mechanizmu; &quot;bakteria produkuje enzym rozkładający streptomycynę&quot; (to inny mechanizm, niezwiązany z mutacją rRNA).</blockquote>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<p>W tym zadaniu <strong>nie korzystamy z karty wzorów</strong> - wystarczy znajomość:</p>\n<ul><li>mechanizmu działania antybiotyków aminoglikozydowych (cel = rRNA rybosomu 30S),</li><li>roli rRNA jako składnika strukturalnego i funkcjonalnego rybosomu (nie tłumaczonego na białko),</li><li>pojęcia mutacji punktowej zmieniającej konformację cząsteczki.</li></ul>\n<p>Karta wzorów EM2023 nie zawiera sekcji dotyczącej antybiotyków - to wiedza z zakresu mikrobiologii i genetyki molekularnej objęta podstawą programową.</p>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Najczęstszy błąd - uczeń pisze &quot;bakteria wytwarza enzym niszczący streptomycynę&quot;. To <em>inny</em> mechanizm oporności (enzymatyczna inaktywacja), niezwiązany z mutacją genu rRNA. Zadanie wprost mówi o mutacji w genie rRNA - trzeba powiązać mutację z miejscem działania leku.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Błąd logiczny - &quot;mutacja jest korzystna, więc bakteria przeżywa&quot; bez wyjaśnienia <em>dlaczego</em>. Klucz CKE wymaga wskazania <strong>mechanizmu</strong>: zmiana struktury rRNA → brak wiązania streptomycyny.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Mylenie rRNA z mRNA lub białkiem. Gen kodujący rRNA → transkrypcja → gotowa cząsteczka rRNA (bez translacji!). Mutacja w tym genie zmienia sekwencję rRNA, a nie białka - to ważny element wyjaśnienia.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Pominięcie słowa &quot;rybosom / podjednostka 30S&quot; - samo stwierdzenie &quot;streptomycyna wiąże się z bakterią&quot; jest zbyt ogólne i może nie być uznane. Trzeba wskazać konkretny cel: <strong>rRNA rybosomu bakteryjnego</strong>.</blockquote>"},{"source":"zadaniazmatur","label":"zadaniazmatur.pl","kind":"text","html":"<p>W wyniku mutacji zmienia się kształt rybosomu, w wyniku czego antybiotyk nie może się już z nim wiązać.</p>"}]}