Zadanie 16
Matura z biologii, maj 2026, poziom rozszerzony
Wymaganie: VI. Genetyka — ekspresja informacji genetycznej: transkrypcja, obróbka potranskrypcyjna RNA, splicing i alternatywne składanie, budowa genu eukariotycznego. II. Komórka — organella zawierające DNA (jądro, mitochondrium, chloroplast).
Treść zadania
Zanim genom człowieka został zsekwencjonowany, spodziewano się, że zawiera 80 000–100 000 genów kodujących białka. Ostatecznie okazało się, że tych genów jest około 20 000. Wstępna ocena była tak wysoka, ponieważ opierała się na założeniu, że pojedynczy gen zawiera informację o pojedynczym mRNA i o pojedynczym białku.
Obecnie wiadomo, że wiele genów człowieka zlokalizowanych w DNA jądrowym ma alternatywne szlaki składania RNA.
16.1. (0–1) Uzupełnij zdanie. Wybierz odpowiedź spośród A / B oraz spośród C / D.
Alternatywne składanie RNA zachodzi w przypadku genów A. ciągłych / B. nieciągłych i polega na łączeniu C. eksonów / D. intronów w różnych kombinacjach.
16.2. (0–2) Uzupełnij tabelę. Podaj nazwy dwóch organellów komórki człowieka, w których odbywa się transkrypcja genów, oraz rozstrzygnij, czy w tych organellach zachodzi także translacja.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
16.1. BC
- B — genów nieciągłych. Geny eukariotyczne mają budowę mozaikową: sekwencje kodujące (eksony) są poprzedzielane sekwencjami niekodującymi (intronami). Tylko taka budowa umożliwia składanie w różnych wariantach.
- C — eksonów. Podczas obróbki pre-mRNA introny są wycinane, a eksony łączone. W alternatywnym składaniu eksony łączy się w różnych kombinacjach — część z nich bywa pomijana — dzięki czemu z jednego genu powstaje kilka różnych mRNA i kilka różnych białek.
16.2.
| Lp. | Nazwa organellum | Czy zachodzi translacja? |
|---|---|---|
| 1. | jądro komórkowe | nie |
| 2. | mitochondrium | tak |
Uzasadnienie:
- Jądro komórkowe — miejsce transkrypcji genów jądrowych (DNA jądrowe). Powstały pre-mRNA po obróbce jest eksportowany do cytoplazmy; translacja zachodzi dopiero tam, na rybosomach. W jądrze nie ma rybosomów, więc translacja się w nim nie odbywa.
- Mitochondrium — ma własny, kolisty DNA i przeprowadza własną transkrypcję. Zawiera również własne rybosomy typu 70S, więc zachodzi w nim także translacja białek kodowanych przez genom mitochondrialny.
(CKE uznaje też odpowiedź „jądro komórkowe — nie" oraz „jąderko — nie": w jąderku zachodzi transkrypcja genów rRNA przez polimerazę RNA I, ale translacji tam nie ma.)
W 16.1 kusi odpowiedź D (intronów). Introny są w składaniu wycinane i usuwane — nie łączy się ich ze sobą. Łączeniu podlegają wyłącznie eksony.
Zapamiętaj przez skojarzenie: eksony eksportowane są do cytoplazmy w dojrzałym mRNA; introny zostają wewnątrz jądra i ulegają degradacji.
Geny ciągłe to geny prokariotyczne. U bakterii nie ma intronów, więc nie ma też alternatywnego składania — u nich transkrypcja i translacja zachodzą jednocześnie.
W 16.2 kusi wpisanie „rybosom" albo „cytoplazma". Zadanie pyta o organella, w których zachodzi transkrypcja. Rybosom nie zawiera DNA, a cytoplazma nie jest organellum.
Chloroplast to nie jest poprawna odpowiedź. Zadanie dotyczy komórki człowieka — chloroplastów w niej nie ma, mimo że u roślin również prowadzą własną transkrypcję i translację.
Punktacja w 16.2 jest częściowa. 1 punkt można dostać za poprawne wypełnienie samej pierwszej kolumny (obu nazw organellów) albo za jeden pełny wiersz. Warto więc wpisać przynajmniej nazwy.
Nie myl liczby genów z liczbą białek. Człowiek ma ok. 20 000 genów kodujących białka, ale wytwarza ponad 100 000 różnych białek — właśnie dzięki alternatywnemu składaniu i modyfikacjom potranslacyjnym.
Treść zadania (CKE)
Gen ciągły a nieciągły
| Cecha | Gen ciągły | Gen nieciągły (mozaikowy) |
|---|---|---|
| budowa | wyłącznie sekwencje kodujące | eksony + introny |
| gdzie występuje | prokarionty, geny mitochondrialne | eukarionty (DNA jądrowe) |
| obróbka pre-mRNA | brak | splicing |
| alternatywne składanie | niemożliwe | możliwe |
Obróbka potranskrypcyjna pre-mRNA u eukariontów
| Etap | Co się dzieje | Po co |
|---|---|---|
| czapeczka (cap) na końcu 5’ | dołączenie 7-metyloguanozyny | ochrona, rozpoznanie przez rybosom |
| ogon poli-A na końcu 3’ | dołączenie 100–250 adenin | stabilność, eksport z jądra |
| splicing | wycięcie intronów, połączenie eksonów | powstanie dojrzałego mRNA |
Splicing przeprowadza spliceosom — kompleks snRNP (małych jądrowych rybonukleoprotein).
Alternatywne składanie RNA
| Wariant | Eksony w dojrzałym mRNA |
|---|---|
| białko 1 | 1 – 2 – 3 – 4 |
| białko 2 | 1 – 3 – 4 (ekson 2 pominięty) |
| białko 3 | 1 – 2 – 4 (ekson 3 pominięty) |
| Znaczenie | Opis |
|---|---|
| oszczędność genomu | ~20 000 genów → ponad 100 000 białek |
| specjalizacja tkankowa | ten sam gen daje inne białko w mięśniu i w mózgu |
| regulacja rozwoju | różne warianty na różnych etapach życia |
| rekordzista | gen Dscam u muszki owocowej — ponad 38 000 wariantów mRNA |
Organella z własnym DNA
| Organellum | DNA | Transkrypcja | Translacja | Rybosomy |
|---|---|---|---|---|
| jądro komórkowe | liniowy, z histonami | tak | nie | brak |
| mitochondrium | kolisty, bez histonów | tak | tak | 70S |
| chloroplast (rośliny) | kolisty | tak | tak | 70S |
Obecność rybosomów 70S oraz kolistego DNA w mitochondriach i chloroplastach to główny argument teorii endosymbiozy — organella te wywodzą się od dawnych bakterii wchłoniętych przez komórkę praeukariotyczną.
Genom mitochondrialny człowieka
| Cecha | Wartość |
|---|---|
| wielkość | ok. 16 569 par zasad |
| liczba genów | 37 (13 białek, 22 tRNA, 2 rRNA) |
| budowa genów | ciągła — bez intronów |
| dziedziczenie | wyłącznie po matce |
| liczba kopii w komórce | setki do tysięcy |
| znaczenie medyczne | choroby mitochondrialne, badania filogenetyczne |
Gdzie zachodzi który proces
| Proces | Prokarionty | Eukarionty |
|---|---|---|
| replikacja DNA | cytoplazma (nukleoid) | jądro, mitochondrium |
| transkrypcja | cytoplazma | jądro, mitochondrium |
| obróbka RNA | brak | jądro |
| translacja | cytoplazma — równocześnie z transkrypcją | cytoplazma, mitochondrium |
U eukariontów transkrypcja i translacja są rozdzielone przestrzennie przez otoczkę jądrową — i właśnie ten rozdział umożliwia obróbkę pre-mRNA, w tym alternatywne składanie.
Punktacja CKE
- 16.1. 1 pkt — BC.
- 16.2. 2 pkt — poprawne wypełnienie czterech komórek tabeli; 1 pkt — poprawna pierwsza kolumna (obie nazwy organellów) albo jeden pełny wiersz.
- Razem: 3 pkt.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „alternatywne skladanie RNA, geny nieciagle, eksony i introny, transkrypcja, mitochondria, jadro komorkowe" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl