Zadanie 2. (0-2)
Do komórek zainfekowanych przez retrowirusy, których materiał genetyczny stanowi
jednoniciowy RNA, jest wprowadzany enzym - odwrotna transkryptaza.
Na poniższym schemacie przedstawiono model strukturalny odwrotnej transkryptazy
ludzkiego wirusa niedoboru odporności (HIV) z krótkim fragmentem kompleksu RNA-DNA.
Odwrotna transkryptaza HIV składa się z dwóch podjednostek: p66 i p51, oznaczonych na
schemacie - odpowiednio - kolorem czerwonym i pomarańczowym. Podjednostka p66
zawiera obszary wykazujące dwie różne aktywności wobec kwasów nukleinowych:
polimerazy oraz rybonukleazy.
Na podstawie: pdb101.rcsb.org
Uzupełnij tabelę - wpisz w puste komórki właściwe informacje.
Obszar odwrotnej
transkryptazy HIV
Funkcja w procesie przepisywania
wirusowego RNA na DNA
o aktywności polimerazy
o aktywności rybonukleazy
obszar o aktywności
polimerazy
obszar o aktywności
rybonukleazy
fragment kompleksu
RNA-DNA
2.
0-1-2
MBIP-R0_100
Zadanie 2. (0-2)
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
IV. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów
biologicznych. Zdający:
przyczynowo-skutkowe między procesami
i zjawiskami […].
XII. Wirusy - pasożyty molekularne.
Zdający:
transkrypcji i jego znaczenie w namnażaniu
retrowirusów.
Zasady oceniania
2 pkt - za poprawne uzupełnienie dwóch komórek tabeli.
1 pkt - za poprawne uzupełnienie jednej komórki tabeli.
0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Obszar odwrotnej
transkryptazy HIV
Funkcja w procesie przepisywania
wirusowego RNA na DNA
o aktywności polimerazy
synteza DNA (na matrycy RNA lub DNA)
o aktywności rybonukleazy
trawienie / degradacja / rozkład / hydroliza /
cięcie / niszczenie RNA
Zasady oceniania rozwiązań zadań
Uwagi:
Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do dobudowywania łańcucha DNA do startera -
naturalnym starterem w przypadku odwrotnej transkryptazy HIV jest fragment cząsteczki
tRNALys.
Nie uznaje się odpowiedzi zbyt ogólnej „synteza łańcucha polinukleotydowego” w przypadku
funkcji obszaru o aktywności polimerazy.
Nie uznaje się odpowiedzi zbyt ogólnych „odwrotna transkrypcja” lub „przepisywanie RNA na
DNA”, ponieważ synteza DNA i trawienie RNA są etapami procesu odwrotnej transkrypcji.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do denaturacji kompleksu DNA-RNA
w przypadku funkcji obszaru o aktywności rybonukleazy, np. „oddzielenie RNA od DNA”.
Odpowiedź: | Obszar | Funkcja | |---|---| | Polimeraza | Syntezuje nić DNA na matrycy RNA (a potem na matrycy DNA — w drugim etapie). Wbudowuje deoksyrybonukleotydy zgodnie z zasadą komplementarności (A-T, G-C; w pierwszym etapie A-U z RNA → T w DNA). | | Rybonukleaza (RNase H) | Degraduje (tnie) nić RNA w hybrydzie RNA-DNA. Usuwa matrycę RNA po tym, jak polimeraza zsyntezowała pierwszą nić DNA → zostaje jednoniciowy DNA gotowy do syntezy drugiej nici. | Pełny mechanizm (sekwencja): 1. Polimeraza czyta RNA → tworzy nić DNA → powstaje hybryda RNA-DNA. 2. RNase H degraduje RNA → zostaje pojedyncza nić DNA. 3. Polimeraza ponownie — używa tej nici DNA jako matrycy → syntezuje drugą nić DNA → powstaje dwuniciowy DNA. 4. Dwuniciowy DNA wirusa integruje się z genomem komórki gospodarza (przez integrazę).
\nStrona arkusza CKE z trescia zadania
\nKlucz pojęciowy — retrowirusy
\nElement | Funkcja
Retrowirus | Wirus z materiałem genetycznym RNA (np. HIV, HTLV)
Odwrotna transkryptaza | Enzym przepisujący RNA → DNA
Polimeraza (część odwrotnej transkr.) | Syntezuje DNA (najpierw na matrycy RNA, potem na matrycy DNA)
RNase H (rybonukleaza H) | Degraduje RNA w hybrydzie RNA-DNA
Integraza | Wbudowuje wirusowy DNA do genomu gospodarza
Prowirus | DNA wirusa wbudowany do chromosomu człowieka
Mechanizm: odwrotna transkrypcja krok po kroku
\nWniknięcie: HIV wprowadza do komórki RNA + odwrotną transkryptazę + integrazę.
\nSynteza pierwszej nici DNA: polimeraza używa RNA wirusa jako matrycy → buduje nić DNA komplementarną do RNA. Powstaje hybryda RNA-DNA.
\nDegradacja RNA: RNase H tnie nić RNA hybrydy → zostaje pojedyncza nić DNA.
\nSynteza drugiej nici DNA: polimeraza używa nici DNA jako matrycy → buduje drugą nić DNA. Powstaje dwuniciowy DNA (dsDNA).
\nIntegracja: integraza wbudowuje dsDNA do chromosomu człowieka → prowirus. Genom gospodarza zostaje zmieniony permanentnie.
\nDlaczego enzym ma dwa centra aktywne?
\nPolimeraza i rybonukleaza działają sekwencyjnie:
\nDwa centra w jednym enzymie = efektywne sprzężenie aktywności + szybkość katalizy. To architektoniczny zysk ewolucyjny.
\nPunktacja CKE
\nPo co to umieć
\nOdwrotna transkryptaza to klucz do:
\nHIV infekuje limfocyty T CD4+ (pomocnicze) → wyniszczenie układu odpornościowego → AIDS (zespół nabytego niedoboru odporności). Bez leczenia śmierć w ~10 lat. Z HAART (highly active antiretroviral therapy) → praktycznie normalna długość życia.
\nTypowy błąd: Pułapka — pomylenie polimerazy z rybonukleazą. Polimeraza = syntezuje (buduje DNA). Rybonukleaza = rozkłada (tnie RNA). Klucz: nazwa "polimer-aza" → tworzenie polimeru. "Rybo-nukle-aza" → trawienie kwasu rybonukleinowego (RNA). Pułapka — pominięcie typu matrycy. Polimeraza odwrotnej transkryptazy używa najpierw RNA jako matrycy (RNA → DNA), a potem DNA jako matrycy (DNA → drugą nić DNA). To wyjątek od reguły "DNA → RNA" w klasycznym dogmacie centralnym. Pułapka — rola RNase H. To NIE jest enzym syntezy. Tnie TYLKO nić RNA w hybrydzie RNA-DNA (nie tnie czystego RNA wirionu, nie tnie DNA).
"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"| Obszar odwrotnej transkryptazy HIV | Funkcja w procesie przepisywania wirusowego RNA na DNA |
| o aktywności polimerazy | synteza DNA (na matrycy RNA lub DNA) |
| o aktywności rybonukleazy | trawienie / degradacja / rozkład / hydroliza / cięcie / niszczenie RNA |
Krok 1: Co to jest odwrotna transkrypcja?
Retrowirusy (HIV, HTLV, MLV) mają jako materiał genetyczny jednoniciowy RNA (+ssRNA). Aby zintegrować się z genomem gospodarza (komórki ludzkiej), muszą najpierw przepisać RNA → dwuniciowy DNA. Ten proces to odwrotna transkrypcja, prowadzona przez enzym odwrotną transkryptazę (RT).
Krok 2: Etapy odwrotnej transkrypcji (3 fazy):
\nKrok 3: Funkcja każdego obszaru:
\nZgodnie z konwencją: -aza to enzym katalityczny, -eraza to polimeryzująca, -aza w nukleazach to hydrolizująca.
\n📋 Oficjalny schemat oceniania CKE (Zasady oceniania rozwiązań zadań), zadanie 2:\n
- 2 pkt - za poprawne uzupełnienie dwóch komórek tabeli.
- 1 pkt - za poprawne uzupełnienie jednej komórki tabeli.
- 0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Akceptowane warianty (wg klucza CKE):
- Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do dobudowywania łańcucha DNA do startera -
Nie uznaje się (wg klucza CKE):
- Nie uznaje się odpowiedzi zbyt ogólnej "synteza łańcucha polinukleotydowego" w przypadku
- Nie uznaje się odpowiedzi zbyt ogólnych "odwrotna transkrypcja" lub "przepisywanie RNA na
- Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do denaturacji kompleksu DNA-RNA
W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów. Pomocne odniesienia: kod genetyczny (str. 5) - uniwersalny dla retrowirusów po integracji z genomem; struktura nukleotydów RNA i DNA - wskazuje na obecność grupy 2'-OH w RNA (podatność na hydrolizę przez RNazę H).
\n⚠️ Uwaga: Częsty błąd uczniów - pisanie „odwrotna transkrypcja" jako funkcja polimerazy. NIEPOPRAWNE - odwrotna transkrypcja to CAŁY proces, w którym polimeraza syntetyzuje DNA, a rybonukleaza trawi RNA.\n
⚠️ Uwaga: „Synteza polipeptydu" lub „synteza białek" → 0 punktów. Odwrotna transkryptaza działa na kwasy nukleinowe (DNA, RNA), NIE na białka.\n
⚠️ Uwaga: „Rozdzielenie RNA i DNA" / „oddzielenie nici" → niewystarczające. Rybonukleaza H trawi (hydrolizuje wiązania fosfodiestrowe) RNA - to nie denaturacja, lecz cięcie kowalencyjne.\n
⚠️ Uwaga: Odwrotna transkryptaza HIV wykorzystuje tRNA^Lys jako starter (primer) - fragment tRNA komórki gospodarza wbudowuje się w cząsteczkę wirusową. Klucz CKE akceptuje wzmianki o tym."}]}