{"id":"biologia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad/14","paper_id":"biologia-2025-maj-matura-rozszerzona","number":"14","points":3,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2025,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 14.\nNa poniższym schemacie przedstawiono w uproszczony sposób metodę otrzymywania roślin\ntransgenicznych. W tej metodzie wykorzystuje się bakterie Agrobacterium tumefaciens,\nmogące infekować rośliny. Podczas infekcji fragment plazmidu bakterii, tzw. T-DNA, wnika\ndo komórki roślinnej i integruje się z jej chromosomowym DNA. Symbolami E1 i E2\noznaczono dwa różne enzymy wykorzystywane podczas otrzymywania rośliny\ntransgenicznej.\nNa podstawie: G.J. Tortora i in., Microbiology: An Introduction, Harlow 2021.","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **14.1.** | Enzym | Nazwa | Funkcja | |---|---|---| | **E1** | **restryktaza** (endonukleaza restrykcyjna) | Tnie nić DNA (plazmid + obcy DNA) w **swoistej sekwencji**, generując **lepkie końce** umożliwiające połączenie obcego fragmentu z plazmidem. | | **E2** | **ligaza DNA** | **Łączy** wolne końce obcego DNA z otwartym plazmidem **wiązaniem fosfodiestrowym** → powstaje zamknięty, kolisty **zrekombinowany plazmid**. | (Helikaza odpada — rozplata podwójną helisę, używana w replikacji, nie w klonowaniu in vitro.) **14.2.** **Wektor** = nośnik obcego DNA, który przenosi gen do komórki gospodarza i **włącza go do jej genomu** (lub utrzymuje stabilnie). **Agrobacterium tumefaciens** spełnia tę funkcję: - Naturalnie **infekuje komórki roślinne** (powodując guzy korzeniowe — crown gall). - Posiada plazmid **Ti**, którego fragment **T-DNA** jest **wbudowywany do genomu rośliny**. - W zrekombinowanym plazmidzie T-DNA **niesie transgen** (zastąpione onkogeny). - Po infekcji T-DNA z transgenem **integruje się z chromosomem roślinnym** → roślina **wyraża** transgen. Bakteria działa więc jak \"kurier\" przenoszący obcy gen z probówki do genomu rośliny — definicja wektora.\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz pojęciowy — enzymy inżynierii genetycznej\n\nEnzym | Funkcja | Gdzie występuje naturalnie\nRestryktaza (endonukleaza restrykcyjna) | Tnie DNA w sekwencji rozpoznania (4–8 nt) — lepkie lub tępe końce | Bakterie (ochrona przed wirusami — system R-M)\nLigaza DNA | Łączy wolne końce DNA wiązaniem fosfodiestrowym | Wszystkie komórki — naprawa DNA, replikacja (fragmenty Okazaki)\nHelikaza | Rozplata podwójną helisę | Replikacja DNA — nie w klonowaniu in vitro\nPolimeraza DNA | Syntezuje nową nić DNA | Replikacja, PCR\nOdwrotna transkryptaza | RNA → cDNA | Retrowirusy, klonowanie genów\n\nMechanizm: tworzenie zrekombinowanego plazmidu (E1 + E2)\n\nKrok 1 — wycięcie: E1 (restryktaza) rozpoznaje specyficzną sekwencję (np. 6 nt) w plazmidzie Ti i w obcym DNA zawierającym transgen. Tnie OBA w tym samym miejscu sekwencji → powstają lepkie końce (komplementarne 1-niciowe wystające fragmenty).\n\nKrok 2 — hybrydyzacja: lepkie końce obcego DNA pasują do lepkich końców plazmidu (komplementarne pary zasad) → łączą się wiązaniami wodorowymi.\n\nKrok 3 — zszycie: E2 (ligaza DNA) tworzy wiązanie fosfodiestrowe między grupą 3'-OH a 5'-fosforanem → zamyka pierścień plazmidu. Powstaje zrekombinowany plazmid (Ti z transgenem).\n\nKrok 4 — transformacja: zrekombinowany plazmid wprowadzany do A. tumefaciens (transformacja bakterii).\n\nKrok 5 — infekcja rośliny: bakteria zaraża komórki roślinne. T-DNA (z transgenem) zostaje wbudowane do chromosomu komórki rośliny.\n\nKrok 6 — hodowla in vitro: pojedyncze komórki transgeniczne → wzrost na pożywce → cała transgeniczna roślina (totipotencja roślin).\n\nDlaczego A. tumefaciens to wektor? (14.2)\n\nDefinicja wektora: nośnik DNA, który przenosi obcy gen do komórki docelowej i powoduje, że ten gen jest stabilnie utrzymywany / replikowany / włączony do genomu gospodarza.\n\nA. tumefaciens — naturalny wektor roślin:\n- Bakteria glebowa, infekuje rośliny dwuliścienne przez rany.\n- Plazmid Ti (tumor-inducing) zawiera region T-DNA (transferred DNA, ~20 kb).\n- Po infekcji T-DNA zostaje wycięte z plazmidu i wbudowane do genomu rośliny (rekombinacja kierowana białkami bakteryjnymi VirD1/D2).\n- Naturalnie T-DNA niesie geny powodujące namnażanie komórek roślinnych (guz) + syntezę opin (pokarm dla bakterii).\n- W inżynierii genetycznej te geny zastępujemy transgenem (np. odporność na herbicyd, witamina A — \"złoty ryż\", białko Bt). T-DNA staje się \"koniem trojańskim\" — nadal wbudowuje się do genomu, ale teraz niesie nasz gen.\n\nFunkcja wektora spełniona:\n1. Przenosi obcy gen do komórki rośliny ✓\n2. Włącza go do chromosomu (stabilna integracja) ✓\n3. Roślina dziedziczy transgen i wyraża go ✓\n\nPunktacja CKE\n\n- 14.1. 1 pkt — poprawnie obie nazwy (restryktaza + ligaza) + funkcje. (Jedna błędna = 0 pkt — bo enzymy są skorelowane.)\n- 14.2. 1 pkt — wskazanie wbudowania T-DNA z transgenem do genomu rośliny (lub równoważnie: integracja obcego DNA z chromosomem).\n- Suma: 2 pkt (część \"0–2\" + \"0–1\").\n\nPo co to umieć\n\nAgrobacterium tumefaciens to pierwszy odkryty naturalny wektor roślin (lata 70. XX w.). Dzięki niemu powstały:\n- Złoty ryż (witamina A — walka z ślepotą w Azji).\n- Bawełna Bt (odporna na szkodniki).\n- Kukurydza odporna na herbicydy (Roundup Ready).\n- Pomidory FlavrSavr (pierwsza komercyjna GMO żywność, 1994).\n\nTo narzędzie biotechnologii — pozwala wprowadzać dowolny gen do roślin uprawnych. Dla zwierząt analogiczne wektory: retrowirusy, lentiwirusy, AAV (adeno-associated virus — terapia genowa).\n\nTypowy błąd: Pułapka 14.1 — pomieszanie ról: **restryktaza tnie**, **ligaza łączy**. Helikaza w klonowaniu nie występuje (rozplata DNA w replikacji). Pułapka 14.2 — odpowiedź \"bo infekuje rośliny\" bez wskazania **integracji T-DNA z genomem**. Klucz: A. tumefaciens **wbudowuje** obcy gen (z T-DNA) do **chromosomu** rośliny → przenosi obcy DNA do genomu gospodarza = wektor.","image":"img/biologia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad-14.webp","solution_image":null,"topics":"inżynieria genetyczna, Agrobacterium tumefaciens, T-DNA, restryktaza, ligaza, wektor","page_from":22,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2025 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 14.<br>Na poniższym schemacie przedstawiono w uproszczony sposób metodę otrzymywania roślin<br>transgenicznych. W tej metodzie wykorzystuje się bakterie Agrobacterium tumefaciens,<br>mogące infekować rośliny. Podczas infekcji fragment plazmidu bakterii, tzw. T-DNA, wnika<br>do komórki roślinnej i integruje się z jej chromosomowym DNA. Symbolami E1 i E2<br>oznaczono dwa różne enzymy wykorzystywane podczas otrzymywania rośliny<br>transgenicznej.<br>Na podstawie: G.J. Tortora i in., Microbiology: An Introduction, Harlow 2021.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>14.1.</strong> | Enzym | Nazwa | Funkcja | |---|---|---| | <strong>E1</strong> | <strong>restryktaza</strong> (endonukleaza restrykcyjna) | Tnie nić DNA (plazmid + obcy DNA) w <strong>swoistej sekwencji</strong>, generując <strong>lepkie końce</strong> umożliwiające połączenie obcego fragmentu z plazmidem. | | <strong>E2</strong> | <strong>ligaza DNA</strong> | <strong>Łączy</strong> wolne końce obcego DNA z otwartym plazmidem <strong>wiązaniem fosfodiestrowym</strong> → powstaje zamknięty, kolisty <strong>zrekombinowany plazmid</strong>. | (Helikaza odpada — rozplata podwójną helisę, używana w replikacji, nie w klonowaniu in vitro.) <strong>14.2.</strong> <strong>Wektor</strong> = nośnik obcego DNA, który przenosi gen do komórki gospodarza i <strong>włącza go do jej genomu</strong> (lub utrzymuje stabilnie). <strong>Agrobacterium tumefaciens</strong> spełnia tę funkcję: - Naturalnie <strong>infekuje komórki roślinne</strong> (powodując guzy korzeniowe — crown gall). - Posiada plazmid <strong>Ti</strong>, którego fragment <strong>T-DNA</strong> jest <strong>wbudowywany do genomu rośliny</strong>. - W zrekombinowanym plazmidzie T-DNA <strong>niesie transgen</strong> (zastąpione onkogeny). - Po infekcji T-DNA z transgenem <strong>integruje się z chromosomem roślinnym</strong> → roślina <strong>wyraża</strong> transgen. Bakteria działa więc jak &quot;kurier&quot; przenoszący obcy gen z probówki do genomu rośliny — definicja wektora.</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz pojęciowy — enzymy inżynierii genetycznej</p>\n<p>Enzym | Funkcja | Gdzie występuje naturalnie<br>Restryktaza (endonukleaza restrykcyjna) | Tnie DNA w sekwencji rozpoznania (4–8 nt) — lepkie lub tępe końce | Bakterie (ochrona przed wirusami — system R-M)<br>Ligaza DNA | Łączy wolne końce DNA wiązaniem fosfodiestrowym | Wszystkie komórki — naprawa DNA, replikacja (fragmenty Okazaki)<br>Helikaza | Rozplata podwójną helisę | Replikacja DNA — nie w klonowaniu in vitro<br>Polimeraza DNA | Syntezuje nową nić DNA | Replikacja, PCR<br>Odwrotna transkryptaza | RNA → cDNA | Retrowirusy, klonowanie genów</p>\n<p>Mechanizm: tworzenie zrekombinowanego plazmidu (E1 + E2)</p>\n<p>Krok 1 — wycięcie: E1 (restryktaza) rozpoznaje specyficzną sekwencję (np. 6 nt) w plazmidzie Ti i w obcym DNA zawierającym transgen. Tnie OBA w tym samym miejscu sekwencji → powstają lepkie końce (komplementarne 1-niciowe wystające fragmenty).</p>\n<p>Krok 2 — hybrydyzacja: lepkie końce obcego DNA pasują do lepkich końców plazmidu (komplementarne pary zasad) → łączą się wiązaniami wodorowymi.</p>\n<p>Krok 3 — zszycie: E2 (ligaza DNA) tworzy wiązanie fosfodiestrowe między grupą 3&#x27;-OH a 5&#x27;-fosforanem → zamyka pierścień plazmidu. Powstaje zrekombinowany plazmid (Ti z transgenem).</p>\n<p>Krok 4 — transformacja: zrekombinowany plazmid wprowadzany do A. tumefaciens (transformacja bakterii).</p>\n<p>Krok 5 — infekcja rośliny: bakteria zaraża komórki roślinne. T-DNA (z transgenem) zostaje wbudowane do chromosomu komórki rośliny.</p>\n<p>Krok 6 — hodowla in vitro: pojedyncze komórki transgeniczne → wzrost na pożywce → cała transgeniczna roślina (totipotencja roślin).</p>\n<p>Dlaczego A. tumefaciens to wektor? (14.2)</p>\n<p>Definicja wektora: nośnik DNA, który przenosi obcy gen do komórki docelowej i powoduje, że ten gen jest stabilnie utrzymywany / replikowany / włączony do genomu gospodarza.</p>\n<p>A. tumefaciens — naturalny wektor roślin:</p>\n<ul><li>Bakteria glebowa, infekuje rośliny dwuliścienne przez rany.</li><li>Plazmid Ti (tumor-inducing) zawiera region T-DNA (transferred DNA, ~20 kb).</li><li>Po infekcji T-DNA zostaje wycięte z plazmidu i wbudowane do genomu rośliny (rekombinacja kierowana białkami bakteryjnymi VirD1/D2).</li><li>Naturalnie T-DNA niesie geny powodujące namnażanie komórek roślinnych (guz) + syntezę opin (pokarm dla bakterii).</li><li>W inżynierii genetycznej te geny zastępujemy transgenem (np. odporność na herbicyd, witamina A — &quot;złoty ryż&quot;, białko Bt). T-DNA staje się &quot;koniem trojańskim&quot; — nadal wbudowuje się do genomu, ale teraz niesie nasz gen.</li></ul>\n<p>Funkcja wektora spełniona:</p>\n<ol><li>Przenosi obcy gen do komórki rośliny ✓</li><li>Włącza go do chromosomu (stabilna integracja) ✓</li><li>Roślina dziedziczy transgen i wyraża go ✓</li></ol>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>14.1. 1 pkt — poprawnie obie nazwy (restryktaza + ligaza) + funkcje. (Jedna błędna = 0 pkt — bo enzymy są skorelowane.)</li><li>14.2. 1 pkt — wskazanie wbudowania T-DNA z transgenem do genomu rośliny (lub równoważnie: integracja obcego DNA z chromosomem).</li><li>Suma: 2 pkt (część &quot;0–2&quot; + &quot;0–1&quot;).</li></ul>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Agrobacterium tumefaciens to pierwszy odkryty naturalny wektor roślin (lata 70. XX w.). Dzięki niemu powstały:</p>\n<ul><li>Złoty ryż (witamina A — walka z ślepotą w Azji).</li><li>Bawełna Bt (odporna na szkodniki).</li><li>Kukurydza odporna na herbicydy (Roundup Ready).</li><li>Pomidory FlavrSavr (pierwsza komercyjna GMO żywność, 1994).</li></ul>\n<p>To narzędzie biotechnologii — pozwala wprowadzać dowolny gen do roślin uprawnych. Dla zwierząt analogiczne wektory: retrowirusy, lentiwirusy, AAV (adeno-associated virus — terapia genowa).</p>\n<p>Typowy błąd: Pułapka 14.1 — pomieszanie ról: <strong>restryktaza tnie</strong>, <strong>ligaza łączy</strong>. Helikaza w klonowaniu nie występuje (rozplata DNA w replikacji). Pułapka 14.2 — odpowiedź &quot;bo infekuje rośliny&quot; bez wskazania <strong>integracji T-DNA z genomem</strong>. Klucz: A. tumefaciens <strong>wbudowuje</strong> obcy gen (z T-DNA) do <strong>chromosomu</strong> rośliny → przenosi obcy DNA do genomu gospodarza = wektor.</p>"}]}