{"id":"biologia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad/3","paper_id":"biologia-2026-maj-matura-rozszerzona","number":"3","points":3,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2026,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 3.\nHoryzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji,\ntransdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment,\nktóry dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie\nprzeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli - A i B:\nszczep A (Met- bio- Thr+ Leu+ thi+) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności\ndo syntezy aminokwasu - metioniny (Met), oraz witaminy - biotyny (bio);\nszczep B (Met+ bio+ Thr- Leu- thi-) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności\ndo syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy - tiaminy (thi).\nBakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów\ni witamin), zarówno razem, jak i osobno - co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono\nna pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin),\nkolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli\nmieszanej.\nBernard Davis wykonał kolejne doświadczenie - założył hodowlę bakterii szczepów A i B\nw szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki - co zilustrowano\nna poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi\nsubstancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów.\nGdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.\nNa podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.\nszczep A\nszczep B\nszczep A + B\nprzeniesienie bakterii na pożywkę minimalną\nbrak wzrostu\nbrak wzrostu\nwzrost kolonii\nszczep A\nszczep B\nfiltr\nnaprzemienne zasysanie i tłoczenie\nwata\nszczep B\nbrak wzrostu\nszczep A\nbrak wzrostu\nprzeniesienie bakterii\nna pożywkę minimalną\nMBIP-R0_100","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **3.1.** Na **pożywce minimalnej** przeżyją tylko bakterie zdolne do **samodzielnej syntezy wszystkich** wymienionych aminokwasów i witamin. Żaden ze szczepów osobno tego warunku nie spełnia: | Szczep | Nie potrafi wytworzyć | Na pożywce minimalnej | |---|---|---| | **A** | metioniny, biotyny | **brak wzrostu** | | **B** | treoniny, leucyny, tiaminy | **brak wzrostu** | W **hodowli mieszanej** doszło do **horyzontalnego transferu genów** — bakterie jednego szczepu przekazały drugiemu geny warunkujące syntezę **brakujących** związków. Powstały w ten sposób komórki o genotypie $\\text{Met}^+\\ \\text{bio}^+\\ \\text{Thr}^+\\ \\text{Leu}^+\\ \\text{thi}^+$, zdolne do syntezy **wszystkich** potrzebnych aminokwasów i witamin — i tylko one utworzyły kolonie na pożywce minimalnej. **3.2.** HTG między tymi bakteriami zachodzi na drodze **koniugacji**, która wymaga **bezpośredniego kontaktu fizycznego** komórek — połączenia mostkiem cytoplazmatycznym przez pilus płciowy, którym przekazywany jest DNA. W U-rurce Davisa **filtr rozdzielał bakterie obu szczepów** — przepuszczał pożywkę i rozpuszczone substancje, ale **nie komórki bakteryjne**. Bakterie nie mogły się więc ze sobą zetknąć, koniugacja nie zaszła i nie doszło do wymiany informacji genetycznej. *(Wyjaśnienie alternatywne przez transdukcję: hodowla była **wolna od bakteriofagów**, a to one przenoszą DNA między komórkami w transdukcji — bez nich mechanizm ten jest niemożliwy.)* **3.3. A2** - **A** — do pożywki należy dodać **bakteriofagi zdolne przejść przez filtr**. Jeśli transdukcja zachodzi, fagi przeniosą fragmenty DNA między rozdzielonymi szczepami. - **2** — bakterie trzeba następnie przenieść na **pożywkę minimalną**, bo tylko ona **selekcjonuje** komórki, które nabyły brakujące geny. Na pożywce pełnej rosłyby wszystkie bakterie i wynik nic by nie wykazał.\n\nTreść zadania (CKE)\n\nTrzy mechanizmy horyzontalnego transferu genów\n\nMechanizm | Jak przebiega | Czego wymaga | Jak zablokować\nkoniugacja | przekazanie DNA przez pilus płciowy i mostek cytoplazmatyczny | bezpośredni kontakt komórek | rozdzielenie filtrem\ntransdukcja | przeniesienie DNA przez bakteriofaga | obecność fagów | usunięcie fagów z hodowli\ntransformacja | pobranie wolnego DNA ze środowiska | martwe komórki uwalniające DNA + kompetencja biorcy | brak lizy komórek\n\nW doświadczeniu Davisa wszystkie trzy zostały wykluczone naraz: filtr blokował koniugację, hodowla była wolna od fagów (brak transdukcji), a bakterie w pożywce pełnej były w dobrej kondycji i nie uwalniały DNA (brak transformacji).\n\nLogika eksperymentu Lederberga i Tatuma\n\nHodowla | Wynik na pożywce minimalnej | Wniosek\nszczep A sam | brak wzrostu | mutacje nie rewertują samoistnie\nszczep B sam | brak wzrostu | jw.\nA + B razem | wzrost kolonii | zaszła wymiana genów\n\nDwie pierwsze hodowle to próby kontrolne — wykluczają, że kolonie powstały wskutek mutacji powrotnych. Sam wzrost w hodowli mieszanej nie wystarczyłby jako dowód.\n\nPożywka pełna a minimalna\n\nPożywka | Zawiera | Rośnie na niej\npełna | wszystkie aminokwasy, witaminy, źródło węgla | każdy szczep, także auksotrofy\nminimalna | tylko sole mineralne i źródło węgla | wyłącznie prototrofy — zdolne do syntezy wszystkiego samodzielnie\n\nPojęcie | Znaczenie\nprototrof | organizm syntetyzujący wszystkie niezbędne związki (tu: $\\text{Met}^+\\text{bio}^+\\text{Thr}^+\\text{Leu}^+\\text{thi}^+$)\nauksotrof | wymaga dostarczenia określonego związku z zewnątrz\n\nZnaczenie HTG w przyrodzie i medycynie\n\nSkutek | Przykład\nrozprzestrzenianie antybiotykooporności | plazmidy R przenoszone koniugacją między gatunkami\nnabywanie czynników zjadliwości | wyspy patogenności przenoszone transdukcją\nzdolność rozkładu nowych substancji | geny degradacji ksenobiotyków\nzaburzanie drzewa filogenetycznego | geny „przeskakują\" między odległymi liniami\n\nHTG jest głównym powodem, dla którego oporność na antybiotyki rozprzestrzenia się szybciej, niż wynikałoby to z samych mutacji i podziałów komórkowych.\n\nJak zaprojektować test na konkretny mechanizm\n\nTestujemy | Co dodać | Na czym hodować\nkoniugację | nic — wystarczy usunąć filtr | pożywka minimalna\ntransdukcję | bakteriofagi przechodzące przez filtr | pożywka minimalna\ntransformację | oczyszczony DNA lub martwe bakterie dawcy | pożywka minimalna\n\nWspólna zasada: selekcję zawsze prowadzi się na pożywce minimalnej, bo tylko ona odróżnia komórki, które nabyły geny, od reszty.\n\nPunktacja CKE\n\n- 3.1. 1 pkt — wyjaśnienie uwzględniające uzyskanie brakujących zdolności syntezy aminokwasów i witamin w wyniku transferu genów.\n- 3.2. 1 pkt — wyjaśnienie odnoszące się do konkretnego mechanizmu: izolacja fizyczna uniemożliwiła koniugację albo brak fagów uniemożliwił transdukcję.\n- 3.3. 1 pkt — A2.\n- Razem: 3 pkt.\n\nTypowy błąd: **W 3.1 klucz nie uznaje odpowiedzi połowicznych.** Trzeba napisać o uzyskaniu zdolności syntezy **i aminokwasów, i witamin** — wskazanie tylko jednej z tych grup jest niewystarczające. **W 3.2 klucz wprost odrzuca odpowiedzi bez wskazania mechanizmu.** Sformułowanie „filtr rozdzielał bakterie, więc nie doszło do HTG\" **nie punktuje**. Trzeba nazwać konkretny mechanizm — **koniugację** (i jej wymóg kontaktu) albo **transdukcję** (i brak bakteriofagów). **Uzasadnienie przez koniugację jest najbezpieczniejsze.** Filtr blokuje bezpośredni kontakt komórek, a to warunek konieczny koniugacji. **W 3.3 kusi odpowiedź B (martwe bakterie).** Dodanie martwych bakterii testowałoby **transformację** (pobieranie wolnego DNA ze środowiska), a nie transdukcję. Transdukcję przenoszą **bakteriofagi**. **Kusi też odpowiedź 1 (pożywka pełna).** Na pożywce pełnej wyrosną **wszystkie** bakterie — również te, które niczego nie nabyły. Wynik byłby nieinformatywny. Selekcję zapewnia **wyłącznie pożywka minimalna**. **Pożywka minimalna jest tu narzędziem selekcyjnym, nie hodowlanym.** To na niej ujawnia się różnica między komórkami, które nabyły geny, a tymi, które ich nie mają. **Doświadczenie Davisa jest kontrolą doświadczenia Lederberga i Tatuma.** Pokazuje, że do HTG potrzebny był **kontakt komórek** — czyli że mechanizmem była **koniugacja**, a nie transformacja czy transdukcja.","image":"img/biologia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad-3.webp","solution_image":null,"topics":"horyzontalny transfer genow, koniugacja bakterii, transdukcja, transformacja, doswiadczenie Lederberga i Tatuma","page_from":6,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2026 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 3.<br>Horyzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji,<br>transdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment,<br>który dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie<br>przeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli - A i B:<br>szczep A (Met- bio- Thr+ Leu+ thi+) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności<br>do syntezy aminokwasu - metioniny (Met), oraz witaminy - biotyny (bio);<br>szczep B (Met+ bio+ Thr- Leu- thi-) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności<br>do syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy - tiaminy (thi).<br>Bakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów<br>i witamin), zarówno razem, jak i osobno - co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono<br>na pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin),<br>kolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli<br>mieszanej.<br>Bernard Davis wykonał kolejne doświadczenie - założył hodowlę bakterii szczepów A i B<br>w szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki - co zilustrowano<br>na poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi<br>substancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów.<br>Gdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.<br>Na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.<br>szczep A<br>szczep B<br>szczep A + B<br>przeniesienie bakterii na pożywkę minimalną<br>brak wzrostu<br>brak wzrostu<br>wzrost kolonii<br>szczep A<br>szczep B<br>filtr<br>naprzemienne zasysanie i tłoczenie<br>wata<br>szczep B<br>brak wzrostu<br>szczep A<br>brak wzrostu<br>przeniesienie bakterii<br>na pożywkę minimalną<br>MBIP-R0_100</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>3.1.</strong> Na <strong>pożywce minimalnej</strong> przeżyją tylko bakterie zdolne do <strong>samodzielnej syntezy wszystkich</strong> wymienionych aminokwasów i witamin. Żaden ze szczepów osobno tego warunku nie spełnia: | Szczep | Nie potrafi wytworzyć | Na pożywce minimalnej | |---|---|---| | <strong>A</strong> | metioniny, biotyny | <strong>brak wzrostu</strong> | | <strong>B</strong> | treoniny, leucyny, tiaminy | <strong>brak wzrostu</strong> | W <strong>hodowli mieszanej</strong> doszło do <strong>horyzontalnego transferu genów</strong> — bakterie jednego szczepu przekazały drugiemu geny warunkujące syntezę <strong>brakujących</strong> związków. Powstały w ten sposób komórki o genotypie $\\text{Met}^+\\ \\text{bio}^+\\ \\text{Thr}^+\\ \\text{Leu}^+\\ \\text{thi}^+$, zdolne do syntezy <strong>wszystkich</strong> potrzebnych aminokwasów i witamin — i tylko one utworzyły kolonie na pożywce minimalnej. <strong>3.2.</strong> HTG między tymi bakteriami zachodzi na drodze <strong>koniugacji</strong>, która wymaga <strong>bezpośredniego kontaktu fizycznego</strong> komórek — połączenia mostkiem cytoplazmatycznym przez pilus płciowy, którym przekazywany jest DNA. W U-rurce Davisa <strong>filtr rozdzielał bakterie obu szczepów</strong> — przepuszczał pożywkę i rozpuszczone substancje, ale <strong>nie komórki bakteryjne</strong>. Bakterie nie mogły się więc ze sobą zetknąć, koniugacja nie zaszła i nie doszło do wymiany informacji genetycznej. <em>(Wyjaśnienie alternatywne przez transdukcję: hodowla była <strong>wolna od bakteriofagów</strong>, a to one przenoszą DNA między komórkami w transdukcji — bez nich mechanizm ten jest niemożliwy.)</em> <strong>3.3. A2</strong> - <strong>A</strong> — do pożywki należy dodać <strong>bakteriofagi zdolne przejść przez filtr</strong>. Jeśli transdukcja zachodzi, fagi przeniosą fragmenty DNA między rozdzielonymi szczepami. - <strong>2</strong> — bakterie trzeba następnie przenieść na <strong>pożywkę minimalną</strong>, bo tylko ona <strong>selekcjonuje</strong> komórki, które nabyły brakujące geny. Na pożywce pełnej rosłyby wszystkie bakterie i wynik nic by nie wykazał.</p>\n<p>Treść zadania (CKE)</p>\n<p>Trzy mechanizmy horyzontalnego transferu genów</p>\n<p>Mechanizm | Jak przebiega | Czego wymaga | Jak zablokować<br>koniugacja | przekazanie DNA przez pilus płciowy i mostek cytoplazmatyczny | bezpośredni kontakt komórek | rozdzielenie filtrem<br>transdukcja | przeniesienie DNA przez bakteriofaga | obecność fagów | usunięcie fagów z hodowli<br>transformacja | pobranie wolnego DNA ze środowiska | martwe komórki uwalniające DNA + kompetencja biorcy | brak lizy komórek</p>\n<p>W doświadczeniu Davisa wszystkie trzy zostały wykluczone naraz: filtr blokował koniugację, hodowla była wolna od fagów (brak transdukcji), a bakterie w pożywce pełnej były w dobrej kondycji i nie uwalniały DNA (brak transformacji).</p>\n<p>Logika eksperymentu Lederberga i Tatuma</p>\n<p>Hodowla | Wynik na pożywce minimalnej | Wniosek<br>szczep A sam | brak wzrostu | mutacje nie rewertują samoistnie<br>szczep B sam | brak wzrostu | jw.<br>A + B razem | wzrost kolonii | zaszła wymiana genów</p>\n<p>Dwie pierwsze hodowle to próby kontrolne — wykluczają, że kolonie powstały wskutek mutacji powrotnych. Sam wzrost w hodowli mieszanej nie wystarczyłby jako dowód.</p>\n<p>Pożywka pełna a minimalna</p>\n<p>Pożywka | Zawiera | Rośnie na niej<br>pełna | wszystkie aminokwasy, witaminy, źródło węgla | każdy szczep, także auksotrofy<br>minimalna | tylko sole mineralne i źródło węgla | wyłącznie prototrofy — zdolne do syntezy wszystkiego samodzielnie</p>\n<p>Pojęcie | Znaczenie<br>prototrof | organizm syntetyzujący wszystkie niezbędne związki (tu: $\\text{Met}^+\\text{bio}^+\\text{Thr}^+\\text{Leu}^+\\text{thi}^+$)<br>auksotrof | wymaga dostarczenia określonego związku z zewnątrz</p>\n<p>Znaczenie HTG w przyrodzie i medycynie</p>\n<p>Skutek | Przykład<br>rozprzestrzenianie antybiotykooporności | plazmidy R przenoszone koniugacją między gatunkami<br>nabywanie czynników zjadliwości | wyspy patogenności przenoszone transdukcją<br>zdolność rozkładu nowych substancji | geny degradacji ksenobiotyków<br>zaburzanie drzewa filogenetycznego | geny „przeskakują&quot; między odległymi liniami</p>\n<p>HTG jest głównym powodem, dla którego oporność na antybiotyki rozprzestrzenia się szybciej, niż wynikałoby to z samych mutacji i podziałów komórkowych.</p>\n<p>Jak zaprojektować test na konkretny mechanizm</p>\n<p>Testujemy | Co dodać | Na czym hodować<br>koniugację | nic — wystarczy usunąć filtr | pożywka minimalna<br>transdukcję | bakteriofagi przechodzące przez filtr | pożywka minimalna<br>transformację | oczyszczony DNA lub martwe bakterie dawcy | pożywka minimalna</p>\n<p>Wspólna zasada: selekcję zawsze prowadzi się na pożywce minimalnej, bo tylko ona odróżnia komórki, które nabyły geny, od reszty.</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>3.1. 1 pkt — wyjaśnienie uwzględniające uzyskanie brakujących zdolności syntezy aminokwasów i witamin w wyniku transferu genów.</li><li>3.2. 1 pkt — wyjaśnienie odnoszące się do konkretnego mechanizmu: izolacja fizyczna uniemożliwiła koniugację albo brak fagów uniemożliwił transdukcję.</li><li>3.3. 1 pkt — A2.</li><li>Razem: 3 pkt.</li></ul>\n<p>Typowy błąd: <strong>W 3.1 klucz nie uznaje odpowiedzi połowicznych.</strong> Trzeba napisać o uzyskaniu zdolności syntezy <strong>i aminokwasów, i witamin</strong> — wskazanie tylko jednej z tych grup jest niewystarczające. <strong>W 3.2 klucz wprost odrzuca odpowiedzi bez wskazania mechanizmu.</strong> Sformułowanie „filtr rozdzielał bakterie, więc nie doszło do HTG&quot; <strong>nie punktuje</strong>. Trzeba nazwać konkretny mechanizm — <strong>koniugację</strong> (i jej wymóg kontaktu) albo <strong>transdukcję</strong> (i brak bakteriofagów). <strong>Uzasadnienie przez koniugację jest najbezpieczniejsze.</strong> Filtr blokuje bezpośredni kontakt komórek, a to warunek konieczny koniugacji. <strong>W 3.3 kusi odpowiedź B (martwe bakterie).</strong> Dodanie martwych bakterii testowałoby <strong>transformację</strong> (pobieranie wolnego DNA ze środowiska), a nie transdukcję. Transdukcję przenoszą <strong>bakteriofagi</strong>. <strong>Kusi też odpowiedź 1 (pożywka pełna).</strong> Na pożywce pełnej wyrosną <strong>wszystkie</strong> bakterie — również te, które niczego nie nabyły. Wynik byłby nieinformatywny. Selekcję zapewnia <strong>wyłącznie pożywka minimalna</strong>. <strong>Pożywka minimalna jest tu narzędziem selekcyjnym, nie hodowlanym.</strong> To na niej ujawnia się różnica między komórkami, które nabyły geny, a tymi, które ich nie mają. <strong>Doświadczenie Davisa jest kontrolą doświadczenia Lederberga i Tatuma.</strong> Pokazuje, że do HTG potrzebny był <strong>kontakt komórek</strong> — czyli że mechanizmem była <strong>koniugacja</strong>, a nie transformacja czy transdukcja.</p>"}]}