DWMED

Antybiotyki, stosowane doustnie, hamują rozwój symbiotycznych bakterii jelitowych, produkujących niektóre witaminy.

Wskaż witaminę, która jest produkowana przez bakterie w jelicie człowieka – podkreśl jej nazwę.

witamina A,
witamina C,
witamina D,
witamina E,
witamina K

Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było sprawdzenie oporności pewnego gatunku bakterii na penicyliny. Dwa szczepy tej bakterii (I i II) wysiano równomiernie na osobnych szalkach i następnie rozłożono na nie krążki bibuły nasączonej antybiotykami w jednakowych dawkach. Każdy ze szczepów inkubowano w tych samych optymalnych, dla tego gatunku bakterii, warunkach. Na poniższych rysunkach zaprezentowano wyniki hodowli obydwu szczepów bakterii po 48 godzinach, w obecności pięciu różnych antybiotyków (A–E). Zaciemnione pola wokół białych krążków z antybiotykami wskazują zahamowanie wzrostu bakterii.

1. Zaznacz hipotezę badawczą, którą potwierdzają wyniki powyższego doświadczenia.

A. Oporność badanego gatunku bakterii na penicyliny zależy od szczepu bakterii.
B. Oporność badanego gatunku bakterii na penicyliny zależy od dawki antybiotyku.
C. Oporność badanego gatunku bakterii na penicyliny zależy od sposobu hodowli bakterii.
D. Oporność badanego gatunku bakterii na penicyliny zależy od czasu kontaktu z antybiotykiem.

2. Podaj oznaczenie literowe antybiotyku,

1. który hamuje wzrost obydwu szczepów bakterii:
2. na który obydwa szczepy bakterii są oporne:

Restryktazy (enzymy restrykcyjne) – to enzymy wytwarzane przez bakterie w celu obrony przed wirusowym DNA, ale są także powszechnie wykorzystywane przez człowieka w inżynierii genetycznej.


Oceń prawdziwość informacji dotyczących mechanizmu działania restryktaz i ich zastosowania w inżynierii genetycznej. Zaznacz w tabeli P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Toksyna botulinowa, wytwarzana przez bakterie jadu kiełbasianego, znalazła w ostatnich latach zastosowanie w kosmetyce − do redukcji zmarszczek mimicznych, powstających na skutek nawykowego kurczenia niektórych mięśni twarzy. Toksynę wstrzykuje się w miejsca szczególnie podatne na tworzenie się zmarszczek. Działanie jej polega na fragmentacji białka SNAP-25, które jest niezbędne do uwolnienia neuroprzekaźnika – acetylocholiny.

Na rysunku przedstawiającym prawidłowo działającą synapsę nerwowo–mięśniową numerami 1–4 oznaczono miejsca, w których możliwe jest zahamowanie funkcjonowania tej synapsy przez różne rodzaje toksyn.

a) Wypisz z rysunku numer oznaczający miejsce, w którym blokowane jest działanie synapsy przez toksynę botulinową.

b) Na podstawie tekstu wyjaśnij, dlaczego po wstrzyknięciu toksyny botulinowej uzyskuje się redukcję zmarszczek mimicznych.

Pałeczka okrężnicy (Escherichia coli) wchodzi w skład fizjologicznej flory bakteryjnej jelita grubego człowieka (i − w niewielkich ilościach − jelita cienkiego). Jednak niektóre szczepy E. coli, w wyniku nabycia nowych cech, są chorobotwórcze dla człowieka. Przykładowo: enterotoksyczny szczep E. coli (ETEC) jest najczęstszą przyczyną tzw. biegunki podróżnych.
Bakterie te, po dostaniu się do jelita cienkiego, przylegają do komórek nabłonka i uwalniają do jelita toksyczne białka, powodujące zakłócenia działania pomp jonowych w komórkach nabłonka i utratę wody przez te komórki. Inny eneteropatogenny szczep E. coli (EPEC), również wywołujący biegunkę, wiąże się z komórkami nabłonka jelita i przez specjalnie utworzony kanał wstrzykuje białkowe toksyny do wnętrza komórek nabłonka. Toksyny szczepu EPEC są przyczyną złej absorpcji wody.

Na podstawie analizy tekstu uzupełnij tabelę, w której porównasz miejsce i skutki działania toksyn wytwarzanych przez szczepy E. coli ETEC i E. coli EPEC w jelicie człowieka.

Na schemacie przedstawiono budowę typowej komórki bakterii.

1) Podanym strukturom bakterii przyporządkuj na podstawie schematu właściwe ich oznaczenia literowe (A–E).

plazmid:
błona komórkowa:
nukleoid:

2) Określ lokalizację DNA w komórce bakterii oraz w komórce miękiszu asymilacyjnego. Jeżeli DNA jest zlokalizowane w różnych przedziałach komórki, podaj je wszystkie.

Komórka bakterii: 
Komórka mi kiszu asymilacyjnego:

3) Zaznacz poniżej dwie choroby układu pokarmowego (A–E), w których najczęstszym źródłem zakażenia jest pokarm, i które są wywołane działaniem bakterii chorobotwórczych.

A. cholera
B. kiła
C. dur brzuszny
D. tężec
E. borelioza

4) Wybierz i zaznacz w tabeli odpowiedź A lub B, która jest poprawnym dokończeniem poniższego zdania, oraz jej uzasadnienie spośród odpowiedzi 1.–3.

W wyniku szczepień ochronnych uzyskuje się odporność

W czasie powodzi zniszczeniu ulega zwykle sieć kanalizacyjna, zalewane są np. szamba, wysypiska śmieci, cmentarze. Wtedy woda rozprowadza uwięzione tam drobnoustroje. Powodzianom grożą więc dur brzuszny, tężec, czerwonka, wirusowe zapalenie wątroby typu A – dlatego na terenach powodziowych zaleca się podanie ludziom szczepionki przeciwtężcowej, z wyjątkiem tych osób, które otrzymały szczepionkę przeciwtężcową do 7 lat przed powodzią. W przypadku dużego zagrożenia tężcem tym osobom podaje się surowicę przeciwtężcową.


a) Podaj, do jakiej grupy (wirusów czy bakterii) należy patogen wywołujący tężec.

b) Wyjaśnij, na czym polega mechanizm działania surowicy przeciwtężcowej w zapobieganiu rozwoju tej choroby.

c) Podkreśl dwa rodzaje odporności, które organizm uzyskuje po podaniu surowicy

swoista
nieswoista
czynna
bierna

Anabaena to rodzaj nitkowatych sinic. Większość komórek w nici tej sinicy przeprowadza fotosyntezę. W skład nici wchodzą także wyspecjalizowane komórki o grubych ścianach komórkowych, zwane heterocytami, asymilujące azot atmosferyczny. W heterocytach nie jest aktywny fotosystem II. Biologiczne wiązanie N2 w heterocytach zachodzi przy udziale złożonego układu enzymatycznego, w skład którego wchodzi nitrogenaza. Enzym ten katalizuje w warunkach beztlenowych reakcję wiązania azotu atmosferycznego, którą sumarycznie można przedstawić następująco:

Międzykomórkowe połączenia między poszczególnymi komórkami nici pozwalają heterocytom pozyskiwać węglowodany i transportować do sąsiednich komórek produkty wiązania N2 w postaci glutaminy.

1. Wyjaśnij, dlaczego w heterocytach sinicy Anabaena nie może być aktywny fotosystem II. W odpowiedzi uwzględnij funkcję heterocytów oraz proces zachodzący w fotosystemie II.

2. Określ, czy reakcja wiązania azotu atmosferycznego zachodząca w heterocytach sinicy Anabaena ma charakter anaboliczny, czy – kataboliczny. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do jednej z cech tej klasy reakcji.

3. Wyjaśnij znaczenie połączeń między komórkami fotosyntetyzującymi a heterocytami u sinic Anabaena dla efektywnego zachodzenia fotosyntezy. W odpowiedzi uwzględnij procesy zachodzące w obu rodzajach komórek.

Podczas rozkładu materii organicznej w glebie tworzy się amoniak, który jest stosunkowo lotną substancją. Związek ten może pozostać w glebie związany w postaci soli amonowych, może także być utleniony w procesie nitryfikacji. Ten proces przeprowadzają (w dwóch etapach) chemoautotroficzne bakterie glebowe z rodzaju Nitrosomonas i Nitrobacter w obecności tlenu. Bakterie z obu rodzajów występują w glebie zawsze razem, w związku zwanym parabiozą. Dzięki temu w glebie nie nagromadzają się związki azotowe powstałe w pierwszym etapie nitryfikacji. Poniżej zapisano reakcje obu etapów tego procesu.

a) Określ, jakie znaczenie ma ten proces dla bakterii nitryfikacyjnych, a jakie – dla roślin rosnących na glebach, w których te bakterie żyją.

Dla bakterii:

Dla roślin:

b) Podaj, jaki poziom troficzny zajmują bakterie nitryfikacyjne w ekosystemie.

W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.

1. Na podstawie przedstawionych informacji oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących regulacji ekspresji operonu laktozowego E. coli. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

2. Uzupełnij poniższy tekst charakteryzujący rolę β-galaktozydazy w metabolizmie laktozy. Wpisz w luki właściwe określenia.

Białko enzymatyczne kodowane przez gen lacZ operonu laktozowego – β-galaktozydaza – katalizuje w cząsteczkach laktozy reakcję hydrolizy wiązania ….., co prowadzi do jej rozkładu na dwie cząsteczki cukrów prostych: glukozę oraz …… .

3. Zaznacz prawidłowe dokończenie poniższego zdania.

DNA E. coli zawierający m.in. geny operonu laktozowego

A. ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w jądrze  komórkowym.
B. ma postać liniowej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.
C. ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.
D. ma postać liniowej cząsteczki i znajduje się w jądrze komórkowym.

Informacja genetyczna warunkująca oporność drobnoustrojów na leki może być zapisana w ich chromosomach lub plazmidach. Na rysunkach I–IV przedstawiono cztery różne sposoby nabywania lekooporności przez bakterie, które należą do tego samego gatunku (I–III) lub należące do różnych gatunków (IV).
Zastosowane oznaczenia: g – gen lekooporności, b – bakteriofag, ch – chromosom bakteryjny, P – plazmid.

1. Podaj oznaczenie rysunku: I, II, III lub IV, na którym przedstawiono koniugację bakterii i określ, dlaczego koniugacja nie jest sposobem rozmnażania.

2. Na podstawie schematu oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące sposobów nabywania lekooporności przez bakterie są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli stwierdzenie jest fałszywe.

Na schemacie przedstawiono udział w obiegu azotu różnych grup bakterii żyjących w glebie, które oznaczono literami A–D.

a) Wypisz ze schematu oznaczenie literowe bakterii, które są chemoautotrofami.

b) Uzasadnij, że procesy przeprowadzane przez bakterie oznaczone na schemacie literą A są korzystne dla roślin. W odpowiedzi uwzględnij metabolizm tych bakterii.

Wśród mikroflory jelita krwiopijnego pluskwiaka Rhodnius prolixus, który jest wektorem świdrowca wywołującego u ludzi groźną chorobę Chagasa, dominuje bakteria – Rhodococcus rhodnii. Do genomu tej bakterii wprowadzono gen ćmy kodujący cekropinę A – peptyd wywołujący śmierć świdrowca. W wyniku tego w ciele pluskwiaka liczba świdrowców znacznie spadła. Preparaty zawierające transgeniczne bakterie Rhodococcus rhodnii mogą być wykorzystywane do zapobiegania roznoszenia choroby Chagasa poprzez wprowadzanie ich do środowiska życia pluskwiaków.

1. Wyjaśnij, dlaczego gen kodujący cekropinę A wprowadza się do genomu bakterii Rhodococcus rhodnii w postaci cDNA otrzymanego w wyniku odwrotnej transkrypcji na matrycy eukariotycznego mRNA.

2. Uzasadnij tezę, że stosowanie preparatów zawierających transgeniczne bakterie Rhodococcus rhodnii w celu zapobiegania roznoszenia choroby Chagasa jest korzystniejsze dla środowiska niż stosowanie chemicznych metod zwalczania tego pluskwiaka.

Syntezę związków organicznych u pewnych bakterii chemosyntetyzujących poprzedzają poniższe reakcje chemiczne.

Podaj nazwę grupy bakterii chemosyntetyzujących, które przeprowadzają przedstawione reakcje chemiczne, i określ znaczenie tych reakcji dla organizmów przeprowadzających chemosyntezę.

Nazwa grupy bakterii:

Znaczenie:

Do każdej z wymienionych chorób człowieka (A−C) przyporządkuj wybraną spośród 1.−4. właściwą dla niej drogę zakażenia

Nazwa choroby

A. gruźlica
B. włośnica
C. wirusowe zapalenie wątroby typu A

Droga zakażenia

1. wypicie wody skażonej fekaliami
2. spożycie mięsa wieprzowego z larwami
3. przebywanie w pomieszczeniu z zakażoną i kaszlącą osobą
4. przeniesienie do jamy ustnej jaj pasożyta znajdujących się na przedmiotach używanych przez chorego

A. …..
B. …..
C. …..