Treść informacji wstępnej:

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są
warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.

W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

• psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;

• termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością,
„Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013. 

Treść zadania:

Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU. 

---

Rozwiązanie:

Wiązania łączące guaninę i cytozynę potrzebują większej temperatury do ich rozpadu, niż pary adenozyny i uracylu. Dzieje się tak ponieważ w parach GC są obecne 3 wiązania wodorowe, a w przypadku AU - tylko dwa. Zwiększając sumaryczną liczbę wiązań wodorowych cząsteczki rRNA i tRNA są bardziej stabilne i wytrzymują większe temperatury.

---

 

Wskazówka:

Im więcej jest wiązań, tym więcej energii trzeba zużyć do ich rozerwania. W tym przypadku jest to temperatura. Adenina zawsze łączy się z tyminą lub uracylem, a guanina zawsze łączy się z cytozyną. Jest to zasada komplementarności. Liczba wiązań pomiędzy AU i pomiędzy GC jest zawsze stała i wynosi 2 i 3.