m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MBIP-R0-100-2405 • Otwarte krótkie • 3 pkt • Trudność: ★★★☆☆

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: ......................................................................................................................

Model budowy przestrzennej cząsteczki tRNA z oznaczonymi końcami 5′ i 3′, ramieniem akceptorowym i antykodonem.
Na podstawie: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405 Oryginalny PDF CKE, str. 22

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”.

Typowy błąd / pułapka

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

Zadanie 17 - struktura tRNA
Strona 22 arkusza CKE 2024 PR biologia - zadanie 17 (struktura przestrzenna tRNA). Na podstawie: CKE 2024 / pdb101.rcsb.org Oryginalny PDF CKE, str. 22

Klucz pojęciowy — struktury tRNA

ElementFunkcja
Ramię akceptoroweWiązanie aminokwasu (3’ koniec, CCA-3’)
Pętla antykodonowaRozpoznawanie kodonu mRNA
Ramię D i ramię TψCUdział w utrzymaniu przestrzennego kształtu cząsteczki

Klucz pojęciowy — translacja

ElementFunkcja
mRNAMatryca kodonowa — niesie informację z DNA do rybosomu
tRNAAdaptor — przekłada kodon na aminokwas
RybosomMaszyna katalityczna — łączy aminokwasy peptydowo
Aminoacylo-tRNA syntetazaEnzym ładujący tRNA odpowiednim aminokwasem
GTPŹródło 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