m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MBIP-R0-100-2505 Otwarte krótkie 4 pkt Trudność: ★★★★★

Zadanie 16

Matura z biologii, maj 2025, poziom rozszerzony

Wymaganie:

III.5 — typy mutacji, struktura genu, kod genetyczny. IV.4 — dziedziczenie grup krwi ABO, epistaza, gen FUT1.

Treść zadania

W układzie ABO wyróżnia się cztery podstawowe fenotypy: A, B, AB i 0, które są warunkowane przez występowanie antygenów A i B. Antygen H jest strukturą prekursorową antygenów A i B, które powstają w wyniku przyłączania do antygenu H różnych reszt cukrowych: w antygenie A jest to N-acetylogalaktozamina, w antygenie B — galaktoza.

Wytwarzanie antygenu H jest warunkowane przez gen FUT1. Allel dominujący tego genu (H) odpowiada za wytworzenie antygenu H w błonie komórkowej erytrocytów. Allel recesywny tego genu (h) zawiera mutację prowadzącą do syntezy niefunkcjonalnego enzymu, którego aktywność jest konieczna do syntezy antygenu H.

Gen ABO warunkujący przekształcanie antygenu H do antygenu A lub B ma trzy allele:

  • allel koduje transferazę A, warunkującą wytwarzanie antygenu A;
  • allel koduje transferazę B, warunkującą wytwarzanie antygenu B;
  • recesywny allel , kodujący niefunkcjonalne białko, powstały w wyniku mutacji allelu .

Gen FUT1 i gen ABO są położone na różnych chromosomach autosomalnych.

W poniższej tabeli przedstawiono fragmenty nici kodującej DNA alleli oraz odpowiadający im fragment łańcucha polipeptydowego powstałego w wyniku mutacji.

Allel genu ABO Fragment DNA nici kodującej Fragment łańcucha polipeptydowego kodowanego przez podany fragment DNA
CTC GTG GTG ACC CCT T Leu – Val – Val – Thr – Pro
CTG GTG GT- ACC CCT T .............................

Na podstawie: M. Czerwiński i R. Kaczmarek, Genetyczne podstawy syntezy cukrowych antygenów grupowych krwi, „Acta Haematologica Polonica" 44(3), 2013; V. Kumar i in., Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease, Nowy Jork 2020.

Zadanie 16.1. (0-1)

Na podstawie analizy danych przedstawionych w tabeli podaj nazwę mutacji genowej, która doprowadziła do powstania allelu .

Zadanie 16.2. (0-1)

Uzupełnij tabelę zamieszczoną powyżej — podaj sekwencję aminokwasową kodowaną przez fragment DNA nici kodującej zawarty w tabeli. Odpowiedź zapisz w wyznaczonym miejscu w tabeli.

Zadanie 16.3. (0-1)

Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Sekwencja aminokwasowa kodowana przez allel jest inna niż w przypadku allelu , ponieważ konsekwencją mutacji genowej prowadzącej do powstania allelu jest

  • A. zmiana ramki odczytu.
  • B. substytucja aminokwasowa.
  • C. odwrócenie kolejności aminokwasów.
  • D. zwielokrotnienie liczby aminokwasów.

Zadanie 16.4. (0-1)

Podaj wszystkie możliwe genotypy warunkujące grupę krwi A. Uwzględnij allele genu FUT1 oraz genu ABO. W zapisie genotypu zastosuj oznaczenia alleli podane we wprowadzeniu do zadania.

Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2505. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

16.1. Delecja (utrata) jednego nukleotydu (zasady azotowej) w sekwencji DNA allelu I^A.

Skutek: zmiana ramki odczytu (mutacja frameshift) — od miejsca delecji dalszy ciąg sekwencji jest odczytywany w innych trójkach kodonowych → inne aminokwasy + szybko pojawia się przedwczesny kodon STOP → skrócone, niefunkcjonalne białko.

16.2. Sekwencja aa kodowana przez fragment DNA allelu i (po przesunięciu ramki):

CTG – GTG – GTA – CCC – CTT
Leu – Val – Val – Pro – Leu

Pierwsze dwa aminokwasy są takie same jak w I^A (Leu – Val), trzeci pozostaje Val (kodon GTA — synonim), ale dwa kolejne są zmienione: Pro zamiast Thr, Leu zamiast Pro. Dalej (poza fragmentem) — kolejne aa są przesunięte i pojawia się STOP.

16.3. Azmiana ramki odczytu.

Uzasadnienie: delecja jednego nukleotydu (a nie wielokrotności trzech) przesuwa ramkę odczytu od miejsca delecji → wszystkie kodony za nią są inne.

16.4. Grupa krwi A wymaga:

  • przynajmniej jednego allelu I^A w genie ABO (aby powstała transferaza A),
  • przynajmniej jednego allelu H w genie FUT1 (aby był prekursor antygenu H).

4 możliwe genotypy:

  1. I^A I^A · HH
  2. I^A I^A · Hh
  3. I^A i · HH
  4. I^A i · Hh
Typowy błąd / pułapka

Pułapka 16.1 — odpowiedź "mutacja punktowa" jest nieprecyzyjna. Klucz: delecja (typ mutacji) + skutek = zmiana ramki.

Pułapka 16.2 — czytanie kodonów bez przesunięcia ramki. Klucz: po delecji nukleotydu w trzecim kodonie reszta sekwencji jest przesunięta o 1, więc czytamy: CTG-GTG-GTA-CCC-CTT (a NIE "trzy aa różne, dwa takie same").

Pułapka 16.4 — pominięcie genu FUT1. Bez allelu H nawet osoba z I^A I^A ma fenotyp Bombay (0_h), bo brak prekursora → transferaza A nie ma na czym działać. To epistaza recesywna (h epistatyczne wobec ABO).

Pułapka 16.4 — wpisanie genotypu I^A i hh jako grupy A. To NIE jest grupa A — to Bombay (fenotyp 0), bo brak antygenu H.

Strony arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 16 - grupy krwi ABO, FUT1, tabela alleli IA i i
Strona 24 arkusza CKE 2025 PR biologia - zadanie 16 (tabela DNA alleli, podpunkty 16.1-16.2). Na podstawie: CKE 2025 Oryginalny PDF CKE, str. 24

Klucz pojęciowy — układ ABO + FUT1

GenAllelProduktFunkcja
FUT1HfukozylotransferazaModyfikuje prekursor → antygen H
FUT1hniefunkcjonalneBrak antygenu H → fenotyp Bombay
ABOI^Atransferaza AAntygen H → antygen A
ABOI^Btransferaza BAntygen H → antygen B
ABOiniefunkcjonalneAntygen H niezmieniony

Klucz: I^A i I^B są kodominujące; oba są dominujące względem i. Allel H jest dominujący względem h. Allel h jest epistatyczny wobec I^A/I^B/i (brak prekursora = brak grupy krwi mimo posiadania ABO).

Mechanizm: mutacja allelu I^A → i (16.1, 16.3)

Allel I^A (funkcjonalny): CTC-GTG-GTG-ACC-CCT-T… Kodowane aa: Leu-Val-Val-Thr-Pro-…

Mutacja: utrata (delecja) jednego nukleotydu w sekwencji. Allel i: CTG-GTG-GT_-ACC-CCT-T… (gdzie _ = brak nukleotydu)

Skutek 1 — zmiana ramki odczytu (frameshift): Ponieważ delecja NIE jest wielokrotnością 3, wszystkie kodony za miejscem delecji są przesunięte → odczytywane są inne trójki → inne aminokwasy.

Skutek 2 — przedwczesny kodon STOP: W nowej ramce szybko pojawia się jeden z kodonów STOP (UAA, UAG, UGA) → translacja kończy się przedwcześnie → polipeptyd skrócony.

Skutek 3 — białko niefunkcjonalne: Skrócona transferaza nie ma centrum aktywnego → nie przekształca antygenu H w A → fenotyp grupy 0 (przy braku I^B).

Sekwencja aa allelu i (16.2)

Czytanie kodonów po delecji (CTGGTGGTACCCCTT, czyli 15 nt):

KodonAminokwas
CTGLeu (Leucyna)
GTGVal (Walina)
GTAVal (Walina)
CCCPro (Prolina)
CTTLeu (Leucyna)

Leu – Val – Val – Pro – Leu

Porównanie:

PozycjaAllel I^AAllel iStatus
1LeuLeuidentyczna (oba CTC i CTG kodują Leu)
2ValValidentyczna
3ValValidentyczna (synonim GTG → GTA)
4ThrProzmiana
5ProLeuzmiana

Już od 4. pozycji różnice w sekwencji aa — dalej (poza fragmentem) coraz więcej zmian + szybko STOP.

Genotypy grupy A (16.4)

Wymagania fenotypu A:

  • Co najmniej jeden allel I^A w ABO.
  • Co najmniej jeden allel H w FUT1.
  • Brak allelu I^B (bo I^A I^B = grupa AB).

Wszystkie kombinacje:

Genotyp ABOGenotyp FUT1Genotyp łączny
I^A I^AHHI^A I^A HH
I^A I^AHhI^A I^A Hh
I^A iHHI^A i HH
I^A iHhI^A i Hh

4 genotypy dają fenotyp grupy A.

Co NIE jest grupą A:

  • I^A I^A hh → Bombay (0_h) — brak antygenu H, transferaza A nie ma substratu.
  • I^A i hh → też Bombay.
  • i i HH → grupa 0 (brak transferazy A, ale antygen H obecny).
  • I^A I^B HH/Hh → grupa AB.

Punktacja CKE

  • 16.1. 1 pkt — delecja (utrata) jednego nukleotydu / zasady.
  • 16.2. 1 pkt — poprawna sekwencja Leu-Val-Val-Pro-Leu (lub równoważnie aa zgodnie z przesuniętą ramką).
  • 16.3. 1 pkt — A.
  • 16.4. 1 pkt — wszystkie 4 genotypy (I^A I^A HH, I^A I^A Hh, I^A i HH, I^A i Hh).
  • Suma: 4 pkt.

Po co to umieć

Fenotyp Bombay odkryty w 1952 r. w Mumbaju (dawniej Bombay) — stąd nazwa. Niezwykle rzadki w Europie (~1:1 000 000), częstszy w Indiach (~1:10 000).

Implikacje medyczne:

  • Osoba Bombay zinterpretowana jako “grupa 0” → otrzymuje krew “0” → silna reakcja hemolityczna (antygen H jest obcy!).
  • Dlatego w bankach krwi w Indiach utrzymuje się osobny rejestr dawców Bombay.

Mutacje frameshift to częsta przyczyna chorób genetycznych:

  • Mukowiscydoza (mutacja ΔF508 — delecja 3 nukleotydów, NIE frameshift, ale klasyczny przykład delecji).
  • Choroba Tay-Sachsa.
  • Niektóre formy hemofilii.

Mutacje frameshift zwykle są dewastujące — bo zmieniają wszystko za miejscem delecji, podczas gdy substytucje zmieniają tylko jeden aminokwas.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „genetyka, grupy krwi ABO, gen FUT1, fenotyp Bombay, mutacja, zmiana ramki odczytu" zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl