Zadanie 15
Matura z biologii, maj 2026, poziom rozszerzony
Wymaganie: IV. Wirusy — budowa i cykl replikacyjny wirusów RNA. IX. Odporność organizmu — odporność swoista humoralna, przeciwciała, pamięć immunologiczna. VI. Biotechnologia — techniki inżynierii genetycznej: PCR, odwrotna transkrypcja, diagnostyka molekularna.
Treść zadania
Wirusowe zapalenie wątroby typu C (WZW typu C) wywołuje wirus HCV, którego genom stanowi pojedyncza nić RNA. Większość infekcji przebiega bezobjawowo. W niektórych przypadkach dochodzi do samoistnej eliminacji HCV przez układ odpornościowy (spontaniczne wyzdrowienie). Większość zakażeń przechodzi jednak w infekcje przewlekłe, co może prowadzić do zapalenia wątroby, jej marskości i nowotworu wątroby. Przewlekłym infekcjom towarzyszy ciągłe uwalnianie cząstek wirusa z zakażonych hepatocytów. Nie opracowano dotąd skutecznej szczepionki przeciw HCV.
15.1. (0–1) Wyjaśnij, dlaczego dodatni wynik badania na obecność przeciwciał anty-HCV we krwi dorosłej osoby nie przesądza o obecności wirusa we krwi w chwili badania.
15.2. (0–1) Wyjaśnij, dlaczego diagnostyka oparta na amplifikacji genomu HCV metodą PCR jest poprzedzona zastosowaniem odwrotnej transkryptazy.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
15.1.
Obecność przeciwciał anty-HCV świadczy o tym, że organizm kiedyś zetknął się z wirusem i wytworzył przeciw niemu odpowiedź immunologiczną — ale nie o tym, że wirus jest obecny obecnie.
U części zakażonych dochodzi do samoistnej eliminacji HCV (spontanicznego wyzdrowienia). Po zakończonej, skutecznej odpowiedzi immunologicznej wirusa już nie ma, natomiast wytworzone wcześniej przeciwciała utrzymują się we krwi bardzo długo — są produkowane przez długowieczne komórki plazmatyczne i limfocyty B pamięci.
Dodatni wynik testu na przeciwciała oznacza więc jedynie przebyty kontakt z wirusem. Aby stwierdzić aktywne zakażenie, trzeba wykryć sam materiał genetyczny wirusa (RNA HCV) metodą molekularną.
15.2.
PCR jest reakcją powielającą DNA — polimeraza DNA używana w tej metodzie potrzebuje matrycy DNA, a nie RNA.
Genom HCV stanowi natomiast pojedyncza nić RNA. Aby móc go powielić, trzeba najpierw przepisać informację z RNA na DNA. Katalizuje to odwrotna transkryptaza — enzym syntetyzujący DNA na matrycy RNA (powstaje tzw. cDNA, komplementarne DNA).
Dopiero uzyskane cDNA może posłużyć jako substrat w reakcji PCR. Cała procedura nosi nazwę RT-PCR (reverse transcription PCR).
W 15.1 klucz wymaga odniesienia do zakończonej odpowiedzi immunologicznej. Nie wystarczy napisać, że „przeciwciała długo się utrzymują" — trzeba powiązać to z wyeliminowaniem wirusa przez układ odpornościowy.
W 15.2 klucz odrzuca odpowiedzi tautologiczne. Sformułowanie „odwrotna transkryptaza katalizuje reakcję odwrotnej transkrypcji" nie punktuje — trzeba wyjaśnić, co ten enzym robi: syntezuje DNA na matrycy RNA.
Klucz odrzuca też nazwanie HCV retrowirusem. HCV nie jest retrowirusem — nie ma własnej odwrotnej transkryptazy i nie integruje się z genomem gospodarza. Odwrotna transkryptaza używana w diagnostyce jest odczynnikiem laboratoryjnym, a nie enzymem wirusa.
Odpowiedź w 15.2 musi zawierać trzy elementy: (1) materiał genetyczny HCV to RNA, (2) PCR powiela DNA, (3) odwrotna transkryptaza przepisuje RNA na DNA.
Nie myl testu serologicznego z molekularnym. Test na przeciwciała wykrywa odpowiedź organizmu; test PCR wykrywa samego wirusa. To dwa różne pytania diagnostyczne.
Uwaga na okno serologiczne. Zaraz po zakażeniu przeciwciał jeszcze nie ma — wynik ujemny nie wyklucza wtedy infekcji. RT-PCR wykrywa wirusa znacznie wcześniej.
Treść zadania (CKE)
Dwa rodzaje testów w diagnostyce zakażeń
| Cecha | Test serologiczny (przeciwciała) | Test molekularny (RT-PCR) |
|---|---|---|
| co wykrywa | przeciwciała wytworzone przez organizm | materiał genetyczny wirusa |
| co oznacza wynik dodatni | kontakt z patogenem (kiedykolwiek) | aktywne zakażenie |
| kiedy wykrywalny | po kilku tygodniach od zakażenia | od kilku dni |
| czy odróżnia zakażenie czynne od przebytego | nie | tak |
| zastosowanie | badania przesiewowe, ocena odporności | potwierdzenie, monitorowanie leczenia |
Schemat diagnostyki WZW typu C: najpierw test na przeciwciała anty-HCV (tani, przesiewowy), a przy wyniku dodatnim — RT-PCR potwierdzający obecność wirusa.
RT-PCR krok po kroku
| Etap | Enzym | Matryca | Produkt |
|---|---|---|---|
| odwrotna transkrypcja | odwrotna transkryptaza | RNA | cDNA |
| PCR | polimeraza DNA (Taq) | DNA | powielone DNA |
Etapy jednego cyklu PCR
| Etap | Temperatura | Co się dzieje |
|---|---|---|
| denaturacja | ~95 °C | rozdzielenie nici DNA |
| przyłączanie starterów (annealing) | 50–65 °C | startery wiążą się z matrycą |
| wydłużanie (elongacja) | ~72 °C | polimeraza syntezuje nową nić |
Po cyklach liczba kopii rośnie wykładniczo:
Po 30 cyklach jedna cząsteczka daje ponad miliard kopii. Kluczowym składnikiem jest termostabilna polimeraza Taq, pochodząca z bakterii Thermus aquaticus żyjącej w gorących źródłach.
Odwrotna transkryptaza
| Cecha | Opis |
|---|---|
| reakcja | synteza DNA na matrycy RNA |
| kierunek przepływu informacji | RNA → DNA — odwrotnie do „dogmatu” biologii molekularnej |
| naturalne pochodzenie | retrowirusy (HIV, HTLV), retrotranspozony |
| zastosowania | RT-PCR, tworzenie bibliotek cDNA, sekwencjonowanie RNA |
| leki hamujące ten enzym | AZT, tenofowir (terapia HIV) |
Uwaga: HCV nie jest retrowirusem. Namnaża się przez polimerazę RNA zależną od RNA i nigdy nie przechodzi przez etap DNA — dlatego odwrotna transkryptaza w jego diagnostyce jest wyłącznie narzędziem laboratoryjnym.
Dlaczego nie ma szczepionki przeciw HCV
| Przyczyna | Opis |
|---|---|
| duża zmienność genetyczna | polimeraza RNA nie ma zdolności korekty — wysoka częstość mutacji |
| liczne genotypy i podtypy | co najmniej 7 głównych genotypów |
| quasi-gatunki | u jednego pacjenta krąży pula wariantów wirusa |
| ucieczka immunologiczna | zmienne białka powierzchniowe |
Dobra wiadomość: od 2014 r. dostępne są leki bezpośrednio działające przeciwwirusowo (DAA), które wyleczają ponad 95% zakażeń w 8–12 tygodni.
Przebieg zakażenia HCV
| Scenariusz | Częstość | Skutek |
|---|---|---|
| samoistna eliminacja | ok. 15–25% | wyzdrowienie, przeciwciała pozostają |
| zakażenie przewlekłe | ok. 75–85% | zapalenie → włóknienie → marskość → rak wątrobowokomórkowy |
To właśnie istnienie pierwszego scenariusza sprawia, że sam dodatni wynik testu na przeciwciała jest niejednoznaczny.
Punktacja CKE
- 15.1. 1 pkt — wyjaśnienie odnoszące się do zakończonej, skutecznej odpowiedzi immunologicznej i utrzymywania się przeciwciał po eliminacji wirusa.
- 15.2. 1 pkt — wyjaśnienie uwzględniające: RNA jako materiał genetyczny HCV, DNA jako substrat PCR oraz syntezę DNA na matrycy RNA przez odwrotną transkryptazę.
- Razem: 2 pkt.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „HCV, WZW typu C, przeciwciala, odwrotna transkryptaza, PCR, diagnostyka molekularna" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl