Zadanie 17
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Zdający: 4) porównuje skład chemiczny i strukturę cząsteczek DNA i RNA, z uwzględnieniem rodzajów wiązań występujących w tych cząsteczkach […].
XIII. Ekspresja informacji genetycznej. Zdający: 5) opisuje proces translacji.
Treść zadania
Zadanie 17.
Na poniższym schemacie przedstawiono budowę przestrzenną cząsteczki tRNA. Na schemacie oznaczono koniec 5', koniec 3', ramię akceptorowe oraz antykodon.
Na podstawie: pdb101.rcsb.org
Zadanie 17.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.
Cząsteczki tRNA są zbudowane
A. z jednej nici,
B. z dwóch nici,
a w budowie przestrzennej tRNA komplementarne odcinki nici są położone
1. w przeciwnej orientacji.
2. w tej samej orientacji.
Zadanie 17.2. (0–2)
Określ funkcję pełnioną przez ramię akceptorowe oraz funkcję pełnioną przez antykodon cząsteczki tRNA.
Ramię akceptorowe: ........................................................................................................
Antykodon: ......................................................................................................................
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
17.1. A1 — cząsteczki tRNA zbudowane są z jednej nici, a komplementarne odcinki nici położone są w przeciwnej orientacji.
Uzasadnienie:
- Jedna nić: tRNA to pojedyncza, krótka cząsteczka RNA (zwykle ok. 70–90 nukleotydów), która sama na siebie się zwija, tworząc obszary dwuniciowe (przez wewnętrzne parowanie zasad).
- Przeciwna orientacja: w obszarach dwuniciowych (ramionach „liścia koniczyny”) jedna część nici biegnie 5'→3', a komplementarna część 3'→5' — antyrównolegle, tak jak nici w dwuniciowym DNA.
Struktura drugorzędowa = liść koniczyny: 4 ramiona (akceptorowe, ramię D, ramię antykodonowe, ramię TψC). Struktura przestrzenna = kształt zbliżony do litery L.
17.2.
Ramię akceptorowe: przyłącza odpowiedni aminokwas (na końcu 3' — sekwencja CCA-3'). Aminokwas jest przyłączany kowalencyjnie do grupy 2'/3'-OH końcowej adenozyny przez enzym aminoacylo-tRNA-syntetazę (każdy aminokwas ma swój enzym, rozpoznający cząsteczki tRNA właściwe dla tego aminokwasu). Tak załadowany tRNA = aminoacylo-tRNA, gotowy do udziału w translacji.
Antykodon: rozpoznaje kodon mRNA podczas translacji w rybosomie. Trzy nukleotydy w pętli antykodonowej są komplementarne i antyrównoległe do trzech nukleotydów kodonu mRNA. Wiązanie kodon-antykodon (wodorowe) zapewnia precyzję translacji — dopasowanie aminokwasu do odpowiedniego kodonu.
Razem: antykodon decyduje, gdzie tRNA usiądzie na mRNA; ramię akceptorowe decyduje, który aminokwas zostanie dodany do białka.
Punktacja: 2 pkt — obie funkcje, 1 pkt — jedna. Zasady oceniania nie uznają odpowiedzi zbyt ogólnych, np. „antykodon umożliwia odczytanie informacji genetycznej” lub „zawiera informację o przyłączonym aminokwasie”.
Pułapka 17.1 — odpowiedź "B" (dwóch nici). Klucz: tRNA to pojedyncza cząsteczka. Wygląd dwuniciowy w schemacie powstaje z samo-zawijania się jednej nici, nie z dwóch osobnych.
Pułapka 17.1 — odpowiedź "2" (tej samej orientacji). W dwuniciowych odcinkach kwasów nukleinowych (w DNA i w RNA) komplementarne odcinki są ułożone antyrównolegle.
Pułapka 17.2 — zbyt ogólny opis funkcji. Zasady oceniania wymagają: ramię akceptorowe — przyłączanie odpowiedniego aminokwasu; antykodon — parowanie się z odpowiednim kodonem. Nie uznaje się odpowiedzi w rodzaju „antykodon umożliwia odczytanie informacji genetycznej”.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — struktury tRNA
| Element | Funkcja |
|---|---|
| Ramię akceptorowe | Wiązanie aminokwasu (3’ koniec, CCA-3’) |
| Pętla antykodonowa | Rozpoznawanie kodonu mRNA |
| Ramię D i ramię TψC | Udział w utrzymaniu przestrzennego kształtu cząsteczki |
Klucz pojęciowy — translacja
| Element | Funkcja |
|---|---|
| mRNA | Matryca kodonowa — niesie informację z DNA do rybosomu |
| tRNA | Adaptor — przekłada kodon na aminokwas |
| Rybosom | Maszyna katalityczna — łączy aminokwasy peptydowo |
| Aminoacylo-tRNA syntetaza | Enzym ładujący tRNA odpowiednim aminokwasem |
| GTP | Źródło energii m.in. dla etapu wydłużania łańcucha |
Mechanizm: samo-zawijanie tRNA
Jedna nić tRNA wytworzona w transkrypcji z genu tRNA.
Wewnętrzne parowanie zasad: niektóre fragmenty nici są komplementarne do innych. Parują się przez wiązania wodorowe (A-U, G-C, a niekiedy także G-U).
Komplementarne odcinki — antyrównoległe: jedna część nici biegnie 5’→3’, druga 3’→5’ — tak jak w każdym dwuniciowym odcinku kwasu nukleinowego.
Powstają 4 ramiona (dwuniciowe odcinki), w większości zakończone jednoniciowymi pętlami → struktura liścia koniczyny (drugorzędowa).
Dalsze fałdowanie: liść koniczyny składa się w kształt L — pętle D i TψC stykają się, antykodon w jednym końcu, ramię akceptorowe w drugim.
Mechanizm: funkcje końców tRNA
Ramię akceptorowe (3’ koniec)
Sekwencja 3’: w dojrzałym tRNA koniec CCA-3’ — do niego przyłączany jest aminokwas.
Aminoacylo-tRNA-syntetaza rozpoznaje tRNA właściwe dla danego aminokwasu.
Aktywacja: aminokwas + ATP → aminoacylo-AMP + PPi (zużycie energii).
Przyłączenie: aminoacylo-AMP + tRNA → aminoacylo-tRNA (aminokwas przy CCA-3’ wiązaniem estrowym) + AMP.
Gotowy aminoacylo-tRNA wnosi swój aminokwas do rybosomu.
Antykodon (środkowa pętla)
3 nukleotydy w specyficznej pozycji w pętli antykodonowej.
Rozpoznawanie kodonu: antykodon paruje się z kodonem mRNA antyrównolegle (5’-3’ antykodonu vs 3’-5’ kodonu).
Przykład: aminokwas Met = kodon 5’-AUG-3’ = antykodon 3’-UAC-5’ (komplementarny + antyrównoległy).
Tolerancja parowania („wobble”): pierwsza (5′) zasada antykodonu, parująca z trzecią zasadą kodonu, może łączyć się z więcej niż jedną zasadą — dzięki temu jedno tRNA może odczytywać kilka kodonów tego samego aminokwasu (kod genetyczny jest zdegenerowany: 64 kodony, 20 aminokwasów i sygnały STOP).
Punktacja CKE
- 17.1. 1 pkt — A1 (oba wybory poprawne).
- 17.2. 2 pkt — obie funkcje poprawnie opisane (po 1 pkt).
- Suma: 3 pkt.
Po co to umieć
tRNA to adaptor translacji — łączy informację zapisaną w kodonach mRNA z konkretnym aminokwasem.
Supresorowe tRNA — tRNA ze zmienionym antykodonem, które odczytuje kodon STOP jako sens i wstawia w to miejsce aminokwas; wykorzystuje się je m.in. do wprowadzania nietypowych aminokwasów w określone miejsca białka.
Mutacje tRNA: mutacje w genach mitochondrialnych tRNA są przyczyną niektórych chorób mitochondrialnych (np. MELAS, MERRF) — zob. też zadanie 15 z tego arkusza.
Antybiotyki: puromycyna przypomina koniec aminoacylo-tRNA, przyłącza się do rosnącego łańcucha i przerywa translację; streptomycyna wiąże się z bakteryjnym rybosomem i zaburza odczytywanie kodonów.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „biologia molekularna, tRNA, translacja, antykodon, ramię akceptorowe, struktura RNA” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl