DWMED

Serotonina jest neuroprzekaźnikiem uwalnianym do szczeliny synaptycznej. Cząsteczki serotoniny dyfundują w poprzek szczeliny synaptycznej i łączą się z receptorami w błonie komórkowej neuronów postsynaptycznych, co w przypadku receptorów 5-HT 3 prowadzi do otwarcia kanałów jonowych i depolaryzacji błony postsynaptycznej. Aby neuron postsynaptyczny szybko uległ repolaryzacji, pozostała ilość neuroprzekaźnika w szczelinie synaptycznej musi zostać szybko usunięta – serotonina jest transportowana z powrotem do zakończeń synaptycznych (wychwyt zwrotny). Niektóre leki przeciwdepresyjne są inhibitorami wychwytu zwrotnego serotoniny.

Na podstawie: E.P. Solomon i in., Biologia, Warszawa 2020.

Określ wpływ inhibitorów wychwytu zwrotnego serotoniny na stężenie serotoniny w szczelinie synaptycznej i na szybkość repolaryzacji neuronu postsynaptycznego zawierającego receptory 5-HT3.

Akwaporyna jest białkiem transportującym wodę przez błonę komórkową. Występuje m.in. w komórkach nabłonka kanalików zbiorczych nefronu człowieka – tworzy kanały białkowe w błonie komórkowej. Kierunek transportu wody wynika z różnicy jej stężeń między cytozolem komórki nabłonka a światłem kanalika nefronu.

Akwaporyna powstaje dzięki ekspresji genu AQP2 leżącego na chromosomie 12 i składa się z czterech łańcuchów polipeptydowych, z których każdy jest zbudowany z 271 reszt aminokwasowych. Mutacje w genie AQP2 mogą powodować powstawanie niefunkcjonalnej
akwaporyny, co jest przyczyną moczówki prostej nerkowej.

Na poniższym schemacie przedstawiono strukturę akwaporyny widzianej w płaszczyźnie błony komórkowej (A) oraz widzianej od wewnętrznej strony błony komórkowej (B).

1. Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Strukturą akwaporyny o najwyższej rzędowości jest struktura

2. Jaki rodzaj transportu zachodzi z udziałem akwaporyny? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych. Odpowiedź uzasadnij.

A. dyfuzja prosta
B. dyfuzja wspomagana
C. transport aktywny

Uzasadnienie:

3. Określ, czy w przypadku niefunkcjonalnej akwaporyny ilość wydalanego moczu przez człowieka jest większa czy mniejsza w stosunku do normy. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do funkcji akwaporyny w procesie powstawania moczu.

PET – poli(tereftalan etylenu) – to wielkocząsteczkowy polimer stosowany m.in. do produkcji włókien oraz butelek o wysokiej odporności na biodegradację.
Na składowisku ze sztucznymi tworzywami odkryto gatunek Gram-ujemnej bakterii Ideonella sakaiensis, który wykorzystuje produkty rozkładu PET jako źródło węgla i energii. Te bakterie wytwarzają enzym – PETazę, który rozkłada PET wydajniej niż inne enzymy – kutynazy, esterazy czy lipazy – występujące u innych saprobiontycznych bakterii oraz u grzybów.
W środowisku naturalnym PET rozkłada się setki lat, ale PETaza może skrócić ten czas do zaledwie kilku tygodni.

Na podstawie: S. Yoshida i in., A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate), „Science” 351, 2016.

1. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały właściwości bakterii I. sakaiensis. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Ściana komórkowa u bakterii Gram-ujemnych jest (cieńsza / grubsza) niż u bakterii Gram-dodatnich. Ściana komórkowa I. sakaiensis (jest / nie jest) przeszkodą w pobieraniu PET do wnętrza komórki, a rozkład PET rozpoczyna się (w komórce / poza komórką).

2. Oceń, czy poniższe stwierdzenia związane z rozkładem PET przez mikroorganizmy są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.
W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

• psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy
chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;

• termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura
powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością,
„Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.

1. Określ, które z poniższych modyfikacji składu chemicznego lipidów błony komórkowej stanowią adaptację do życia w niskiej temperaturze. Zaznacz T, jeśli modyfikacja jest adaptacją do życia w niskiej temperaturze, albo N – jeśli nią nie jest.

2. Podaj nazwę aminokwasu niezbędnego do wytworzenia mostków disiarczkowych, stabilizujących strukturę przestrzenną białek bakterii termofilnych.

3. 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.

4. Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.

5. Która cecha występuje u bakterii – organizmów prokariotycznych? Zaznacz właściwą
odpowiedź spośród podanych.

A. obecność mitochondriów
B. rybosomy o współczynniku sedymentacji równym 80S
C. chityna jako główny składnik ściany komórkowej
D. translacja cząsteczki mRNA rozpoczynająca się przed zakończeniem jej syntezy

Bioluminescencja to zdolność żywych komórek do emisji promieniowania w zakresie światła widzialnego. Występuje u wielu owadów. Przykładowo: duże drapieżne samice tropikalnych świetlików Photuris lugubris wykształciły umiejętność wabienia swoich ofiar – małych
samców świetlików Photinus palaciosi – poprzez imitację charakterystycznego wzoru sygnałów świetlnych wysyłanych przez samice Photinus palaciosi.
Bioluminescencja świetlików jest wynikiem reakcji utleniania lucyferyny z udziałem enzymu – lucyferazy. Aby ta reakcja mogła zajść, niezbędna okazuje się również obecność ATP. Poniżej przedstawiono równanie reakcji.

U świetlików ta reakcja zachodzi w wyspecjalizowanych narządach ulokowanych w segmentach odwłokowych i jest regulowana przez dopływ tlenu do świecących komórek.
Lucyferynę i lucyferazę świetlika wykorzystuje się do wykrywania mikroorganizmów w różnych próbkach. Takie testy stosuje się w ocenie czystości, np. powierzchni szpitalnych i okazów muzealnych.

1. Przedstaw korzyść, jaką odnoszą samice świetlików Photuris lugubris dzięki umiejętności wabienia swoich ofiar.

2. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały wykorzystanie lucyferyny i lucyferazy. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Testy wykorzystujące lucyferynę i lucyferazę świetlików w wykrywaniu mikroorganizmów opierają się na założeniu, że (AMP / ATP) jest związkiem chemicznym wytwarzanym w procesie oddychania komórkowego, którego stężenie (wzrasta / spada) wraz ze wzrostem liczby mikroorganizmów znajdujących się w danej próbce. O wykryciu bakterii świadczy (ustanie / wystąpienie) bioluminescencji.

3. Podaj nazwę tego narządu układu oddechowego świetlików, który odpowiada za doprowadzenie tlenu bezpośrednio do komórek ich ciała.

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.

Uzupełnij tabelę – wpisz w puste komórki właściwe informacje.

W skład organizmów wchodzą różne wielkocząsteczkowe związki organiczne, które są polimerami, składającymi się z monomerów.

1. Uzupełnij tabelę – wpisz w puste komórki właściwe informacje.

2. Do każdej z poniższych struktur białkowych przyporządkuj właściwy opis wybrany spośród A–D. Wpisz litery w wyznaczone miejsca.

Struktura I-rzędowa: …………….
Struktura II-rzędowa: ……………
Struktura III-rzędowa: …………..

A. Jest to struktura stabilizowana oddziaływaniami między resztami aminokwasowymi
osobnych łańcuchów polipeptydowych.

B. Jest to część łańcucha polipeptydowego zwinięta w regularną strukturę stabilizowaną wyłącznie wiązaniami wodorowymi.

C. Jest to przestrzenne ułożenie pojedynczego łańcucha polipeptydowego stabilizowane oddziaływaniami niekowalencyjnymi i kowalencyjnymi.

D. Jest to kolejność reszt aminokwasowych w łańcuchu polipeptydowym.

Na poniższym schemacie przedstawiono przebieg kolorymetrycznej hybrydyzacji mRNA in situ. Ta technika pozwala wykrywać transkrypty genów bezpośrednio w badanych komórkach dzięki reakcji zachodzącej z udziałem substancji NBT+BCIP. Rozpad tej substancji pod wpływem fosfatazy alkalicznej prowadzi do strącania ciemnobrązowych lub fioletowych kryształów formazanu.

1. Przeanalizuj schemat, a następnie określ kolejność procedur niezbędnych do przeprowadzenia
reakcji kolorymetrycznej hybrydyzacji mRNA in situ.

2. Sondy RNA wykorzystywane w reakcji hybrydyzacji mRNA in situ można syntezować na drodze transkrypcji fragmentu sekwencji DNA badanego genu. Reakcję transkrypcji najczęściej przeprowadza się z użyciem bakteriofagowej polimerazy RNA T7, katalizującej syntezę RNA w kierunku 5′ → 3′, która wiąże się do specyficznej sekwencji promotorowej (5′ CATAATACGACTCACTATAGGG 3′) poprzedzającej transkrybowany odcinek DNA. Jednym ze sposobów wprowadzania promotora dla polimerazy T7 do sekwencji DNA badanego genu jest dodanie go jako nawis (ang. overhang) do jednego ze starterów wykorzystywanych w reakcji PCR.
Na poniższym rysunku przedstawiono jeden z możliwych schematów reakcji PCR z promotorem dla polimerazy T7 dodanym jako nawis na końcu 5′ startera FWD (ang. forward), przyłączającym się do nici antysensownej (matrycowej) badanego genu. Starter REV (ang. reverse) przyłącza się do nici sensownej (kodującej).

Określ, która kombinacja par starterów umożliwi otrzymanie matrycy DNA, z której na drodze transkrypcji z użyciem polimerazy T7 będzie można uzyskać działającą sondę RNA.

A. starter FWD z nawisem na końcu 5′ oraz starter REV
B. starter FWD oraz starter REV z nawisem na końcu 5′
C. starter FWD z nawisem na końcu 3′ oraz starter REV
D. starter FWD oraz starter REV z nawisem na końcu 3′

Wśród ludzi z plemienia Fore uprawiany był rytualny pośmiertny kanibalizm. Zanim zaprzestano tego obrządku w latach 60. ubiegłego stulecia był on przyczyną rozprzestrzeniania się śmiertelnej i nieuleczalnej choroby prionowej zwanej kuru – prawdopodobnie zapoczątkowanej przez wystąpienie przypadku choroby Creutzfeldta-Jakoba (CJD) u jednego z członków społeczności.
Choroba kuru znana wyłącznie wśród ludności Fore ma okres utajenia trwający od 10 nawet do 50 lat, a śmierć następuje w ciągu 3–12 miesięcy od wystąpienia pierwszych objawów choroby.
Przyczyną chorób prionowych – zarówno CJD, jak i kuru – jest białko PrP (253 reszty aminokwasowe) kodowane przez gen PRNP, znajdujący się na krótkim ramieniu chromosomu 20. Białko w formie natywnej (PrPC) pełni dotąd nieokreśloną rolę w komórkach nerwowych, jednak przyjmując nieprawidłową konformację (PrPSc) tworzy agregaty białkowe składające się z wielu cząsteczek PrPSc – cząstki prionowe – które są patogenem chorób prionowych.

Warianty białka PrP wynikające z polimorfizmu genu PRNP decydują o przebiegu chorób prionowych. Na przykład w pozycji 129. białka PrP może występować metionina (M129) lub walina (V129) – homozygoty M129M129 mają szybszy przebieg CJD niż heterozygoty M129V129 albo homozygoty V129V129. W prawidłowym białku PrP w pozycji 178. występuje kwas asparaginowy (D178). Substytucja na asparaginę (N178) powoduje, że osoba, u której występuje białko z taką substytucją, niezależnie od jego udziału w puli cząsteczek PrP, na pewno zachoruje na chorobę prionową – w przypadku wariantu M129M129 będzie to rodzinna śmiertelna bezsenność, natomiast w przypadku V129V129 – dziedziczna forma CJD. W przypadku heterozygot objawy są niecharakterystyczne.

W 2009 r. opisano nowy wariant białka PrP dotyczący pozycji 127. W populacji światowej w tej pozycji występuje glicyna (G127), jednak wśród członków społeczności Fore wykryto wariant z waliną (V127), którego występowanie silnie korelowało z częstością występowania kuru w danym rejonie.
Badacze postanowili sprawdzić wpływ substytucji aminokwasowej w pozycji 127. na patogenezę chorób prionowych, wykorzystując myszy laboratoryjne, u których w rejonie 113–137 sekwencja aminokwasowa jest taka sama jak u ludzi, z wyjątkiem ewentualnych zmian w pozycjach 127 lub 129, wynikających z naturalnego polimorfizmu genu PRNP albo celowo wprowadzonych zmian.

Na schemacie przedstawiono przebieg oraz wynik przeprowadzonego doświadczenia. Skrzyżowano ze sobą myszy homozygotyczne pod względem kodonu 127 i 129 w genie PRNP, co doprowadziło do uzyskania heterozygotycznych myszy. Część z nich różniła się stosunkiem zawartości wariantów białka PrP, ponieważ użyto dwóch szczepów homozygotycznych myszy V127M129/V127M129, które różniły się stopniem ekspresji tego białka.

1. Określ, które stwierdzenia dotyczące chorób prionowych są prawdziwe, a które fałszywe.

2. Kobieta z PrP M129 D178/ V129 N178 i mężczyzna z PrP M129 D178 /V129 D178 spodziewają się dziecka.

Określ prawdopodobieństwo urodzenia dziecka, które w ciągu swojego życia zachoruje na dziedziczną postać CJD.

A. 0%
B. 12,5%
C. 25%
D. 50%
E. 100%

3. Badacze, wykonując substytucję G127→V127, przeprowadzili mutagenezę kodonu GGC→GTC.

Określ pozycję zamienionego nukleotydu w dojrzałym mRNA PRNP, licząc od pierwszego nukleotydu kodonu start.

A. 127
B. 128
C. 378
D. 380
E. 381

4. Określ, które stwierdzenia dotyczące wariantów PrP G127 i V127 sformułowane na podstawie przeprowadzonego doświadczenia są prawdziwe, a które – fałszywe.

5. Uzupełnij w poniższym tekście luki (1.–3.) wyrażeniami z tabeli, wybierając w każdym przypadku jedno z dwóch zaproponowanych.

Wariant PrP V127 powstał w wyniku (1) i rozprzestrzenił się w populacji Fore dzięki doborowi naturalnemu i dlatego częstość występowania kuru na danym obszarze silnie koreluje z częstością występowania (2) wśród ludności Fore. Allel kodujący wariant PrP V127 dziedziczy się (3) z pierwszym prawem Mendla.

Uzupełnij w poniższym tekście luki (1.–2.) wyrażeniami z tabeli, wybierając w każdym przypadku jedno z dwóch zaproponowanych.

Związanie inhibitora kompetycyjnego z centrum aktywnym enzymu powoduje (1) wartości stałej Michaelisa. Oddziaływanie inhibitora niekompetycyjnego z cząsteczką enzymu (2) wartość stałej Michaelisa.

Zbadano zależność szybkości reakcji od stężenia substratu dla trzech różnych związków chemicznych stanowiących substrat dla enzymu – fosfatazy kwaśnej. Na podstawie otrzymanych wyników obliczono wartość stałej Michaelisa (Km) – stężenie substratu, przy którym reakcja osiąga prędkość równą połowie prędkości maksymalnej. W poniższej tabeli przedstawiono wyniki obliczeń wraz z uwagami dotyczącymi przebiegu doświadczenia.

Wybierz prawidłowe dokończenie zdania.

Spośród przebadanych substratów fosfataza kwaśna ma największe powinowactwo do

A. AMP.
B. fosforanu tyrozyny.
C. fosforanu nitroketacholu.

Uzupełnij w poniższym tekście luki (1.–3.) wyrażeniami z tabeli, wybierając w każdym przypadku jedno z dwóch zaproponowanych.

Glikoliza jest szlakiem metabolicznym zachodzącym w komórkach eukariotycznych w (1). Substratem glikolizy jest (2), a końcowym produktem – (3).

RuBisCO, czyli karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanowa, jest enzymem katalizującym pierwszy etap cyklu Calvina w fazie ciemnej fotosyntezy. W skład RuBisCO wchodzą dwa rodzaje podjednostek:
• mniejsze – określane jako łańcuchy S – są kodowane przez jądrowy gen rbcS
• większe – określane jako łańcuchy L – są kodowane przez chloroplastowy gen rbcL i tworzą centra katalityczne enzymu.

Nowo powstałe łańcuchy S są transportowane do stromy chloroplastów w celu połączenia z łańcuchami L. W pełni funkcjonalny kompleks białkowy RuBisCO składa się z czterech dimerów podjednostek L i czterech dimerów podjednostek S.

Na podstawie: biotechnologia.pl

1. Na podstawie przedstawionych informacji oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące RuBisCO są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

2. Na przykładzie budowy RuBisCO wykaż, że chloroplasty są organellami półautonomicznymi.

Na rysunku przedstawiono pełny wzór strukturalny cząsteczki trehalozy, związku organicznego powszechnego w przyrodzie. Substancja ta topi się w temperaturze powyżej 200 ºC, znacznie słabiej niż sacharoza i glukoza rozpuszcza się w wodzie, i w dużo mniejszym stopniu od nich pochłania wodę (jest mniej higroskopijna).
Trehaloza pełni różnorodne funkcje w organizmach roślin i zwierząt. Jest materiałem zapasowym, chroni komórki przed zamarznięciem, stabilizuje strukturę białek, wchodzi w skład ściany komórkowej bakterii, grzybów i roślin, jest obecna w kutikuli oraz hemolimfie owadów. Zbadano, że poziom trehalozy w hemolimfie owadów rośnie po pierwszych przymrozkach.

a) Wśród podanych w nawiasach terminów podkreśl te, które trafnie uzupełniają poniższy tekst.

Trehalozę zaliczamy do (białek / węglowodanów / kwasów nukleinowych). Składa się ona z (heksoz / nukleotydów / aminokwasów) połączonych wiązaniem (wodorowym / peptydowym / glikozydowym). Pod względem struktury trehaloza jest (monomerem / dimerem / polimerem).

b) Wyjaśnij, dlaczego stężenie trehalozy w hemolimfie może być znacznie wyższe niż stężenie glukozy, bez istotnego wpływu na równowagę osmotyczną w organizmie owada.

c) Korzystając z tekstu, wyjaśnij, dlaczego stężenie trehalozy w hemolimfie badanych owadów wzrasta po obniżeniu się temperatury otoczenia poniżej 0 ºC.

Na schemacie A przedstawiono początkowy fragment polipeptydu, obejmujący pierwsze cztery reszty aminokwasowe łańcucha liczącego łącznie 172 reszty aminokwasowe.

Na skutek mutacji w trzeciej pozycji czwartego kodonu w genie kodującym ten polipeptyd dochodzi do przedwczesnego zakończenia translacji i powstaje skrócony peptyd składający się tylko z trzech reszt aminokwasowych (schemat B).

1. Podaj sekwencję aminokwasową fragmentu polipeptydu przedstawionego na schemacie A. Sekwencję zapisz od końca aminowego do końca karboksylowego, posługując się pełnymi nazwami aminokwasów lub ich oznaczeniami trójliterowymi.

2. Podaj dwie możliwe sekwencje nukleotydowe mRNA kodujące fragment polipeptydu przedstawiony na schemacie A. Sekwencje zapisz od końca 5′ do końca 3′.

1.
2.

3. Podaj sekwencję nukleotydową czwartego kodonu mRNA kodującego tripeptyd przedstawiony na schemacie B. Sekwencję zapisz od końca 5′ do końca 3′.

4. Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Kod genetyczny określa się jako zdegenerowany, co oznacza, że
A. różne organizmy mają ten sam kod genetyczny.
B. kolejne kodony następują bezpośrednio po sobie.
C. jeden aminokwas może być kodowany przez więcej niż jeden kodon.
D. kolejność kodonów w mRNA odpowiada kolejności reszt aminokwasowych w peptydzie.