Zadanie 5.3. (0-1)
Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz
ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par
zasad AU.
Zadanie 5.3. (0-1)
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
IV. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów
biologicznych. Zdający:
-skutkowe między procesami i zjawiskami
[…].
I. Chemizm życia.
cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem
rodzajów wiązań występujących w tych
cząsteczkach […].
Zasady oceniania
1 pkt - za poprawne wykazanie, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych
zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC
kosztem zawartości par zasad AU, odnoszące się do większej liczby wiązań
wodorowych w parze GC niż w parze AU, ORAZ do większej energii koniecznej do
ich zerwania.
0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Pary GC mają więcej wiązań wodorowych niż pary AU, co zwiększa stabilność takiej
cząsteczki RNA, bo zerwanie wiązania wymaga dostarczenia energii.
W parach AU są tylko dwa oddziaływania wodorowe, a w parach GC - trzy, dlatego do
denaturacji RNA zawierającego większy udział par GC potrzeba więcej energii.
Zasady oceniania rozwiązań zadań
Wraz ze wzrostem udziału par zasad GC rośnie w cząsteczce liczba oddziaływań
wodorowych, stabilizujących cząsteczkę, a do zerwania większej liczby tych wiązań
potrzeba więcej energii.
Uwagi:
Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do siły oddziaływania zamiast do energii potrzebnej do
zerwania wiązań.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do „podwójnych” lub „potrójnych” wiązań
wodorowych.
Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono uracyl występujący w RNA z tyminą
występującą w DNA, np. „W parze AT występują dwa wiązania wodorowe, do których
zerwania trzeba mniejszej ilości energii niż w przypadku trzech wiązań wodorowych”.
Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono cytozynę (zasada azotowa) z cysteiną
(aminokwas).
Wiązania wodorowe między zasadami komplementarnymi: - Para G-C: 3 wiązania wodorowe (więcej energii do rozerwania). - Para A-U (w RNA) / A-T (w DNA): 2 wiązania wodorowe. Im wyższy procent GC, tym więcej wiązań wodorowych stabilizujących strukturę dwuniciową rRNA/tRNA. W wysokich temperaturach (termofile) wiązania wodorowe są rozrywane przez ruch termiczny. Cząsteczka z dużą zawartością GC ma więcej wiązań → wymaga wyższej energii do destabilizacji → pozostaje funkcjonalna w wyższych T. Cząsteczka z dużą zawartością AU rozpada się szybciej w wysokich T → utrata struktury III-rz. tRNA → brak translacji.
"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"Pary GC mają TRZY wiązania wodorowe między guaniną a cytozyną, podczas gdy pary AU mają TYLKO DWA wiązania wodorowe między adeniną a uracylem. Im więcej par GC, tym więcej wiązań wodorowych w cząsteczce → tym więcej energii potrzeba do ich zerwania → tym wyższa stabilność termiczna RNA termofili.
\nKrok 1: Liczba wiązań wodorowych w parach zasad.
\nKrok 2: Wpływ na stabilność.
Denaturacja kwasu nukleinowego (rozdzielenie nici lub zniszczenie struktury III-rzędowej) wymaga zerwania wiązań wodorowych. Im więcej wiązań → tym więcej energii (wyższa temperatura) potrzeba do zerwania.
Krok 3: Kalkulacja dla cząsteczki RNA z różnym składem.
Dla cząsteczki o 100 zasadach:
Wzrost zawartości GC → wzrost liczby wiązań wodorowych → wzrost energii koniecznej do denaturacji → wzrost termostabilności.
\nKrok 4: Kontekst termofili.
Termofile żyją w temperaturach >50°C (do 122°C). W tych warunkach standardowe RNA z dominującymi parami AU rozpadłoby się (zdenaturowało). Wysoka zawartość par GC w tRNA i rRNA termofili to adaptacja do tych warunków.
Genom termofila Thermus thermophilus ma 70% par GC (wobec ~40% u E. coli). DNA z 70% GC ma temperaturę topnienia (\\(T_m\\)) ~95°C - wystarczająco wysoką dla 65°C optymalnej temperatury T. thermophilus. To samo dotyczy RNA - wysoka zawartość GC zapobiega denaturacji.
\nWzór empiryczny dla DNA: \\(T_m \\approx 81{,}5 + 0{,}41 \\cdot \\%\\text{GC}\\) (w buforze standardowym). Dla RNA jest analogicznie.
\n📋 Oficjalny schemat oceniania CKE (Zasady oceniania rozwiązań zadań), zadanie 5.3:\n
- 1 pkt - za poprawne wykazanie, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU, odnoszące się do większej liczby wiązań wodorowych w parze GC niż w parze AU, ORAZ do większej energii koniecznej do ich zerwania.
- 0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Akceptowane warianty (wg klucza CKE):
- Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do siły oddziaływania zamiast do energii potrzebnej do
Nie uznaje się (wg klucza CKE):
- Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do "podwójnych" lub "potrójnych" wiązań
- Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono uracyl występujący w RNA z tyminą
- Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono cytozynę (zasada azotowa) z cysteiną
Karta wzorów BIO nie zawiera bezpośrednio liczby wiązań wodorowych w parach AT/AU/GC - to wiedza z podstawy programowej. Pomocne jest jednak schematyczne porównanie:
\nA - T (lub U) G ≡ C
2 H-bonds 3 H-bonds
Karta wzorów str. 5 zawiera kod genetyczny - przypomina, że RNA ma uracyl (U) zamiast tyminy (T) jak w DNA.
\n⚠️ Uwaga: Najczęstszy błąd - pisanie „pary GC są silniejsze" bez wskazania liczby wiązań wodorowych ORAZ energii do ich zerwania. Klucz CKE wymaga OBYDWU elementów.\n
⚠️ Uwaga: Pisz „AU" (RNA), nie „AT" (DNA). Zadanie dotyczy rRNA i tRNA - w RNA jest uracyl (U), nie tymina (T). Klucz CKE wyraźnie odrzuca odpowiedzi z mylonym U/T.\n
⚠️ Uwaga: Nie pisz „potrójne wiązanie wodorowe" - to nieprawidłowe nazewnictwo. Mówimy o trzech (osobnych) wiązaniach wodorowych w parze GC (kowalencyjne potrójne to osobna kategoria).\n
⚠️ Uwaga: Nie pomyl „cytozyna" (zasada azotowa, składnik nukleotydów) z „cysteiną" (aminokwas, monomer białek). Klucz CKE wyraźnie odrzuca tę pomyłkę."}]}