Zadanie 2.2 — czerwiec 2019 — Formuła 2015

Formuła 2015rozszerzony1 pkt
Materiał źródłowy do zadania

Na schemacie przedstawiono strukturę i funkcjonowanie łańcucha oddechowego.

Łańcuch oddechowy w błonie z kompleksami I, III i IV, CoQ oraz cytochromem c. Pokazano utlenianie NADH, redukcję O₂ do wody, pompowanie H+ i ich powrót przez syntazę ATP.

Na podstawie: https://d1yboe6750e2cu.cloudfront.net/i/0fef08daa1f60f450ef6969da514d770456bedf8

Wykaż związek między działaniem kompleksów białkowych łańcucha oddechowego, oznaczonych na schemacie cyframi I, III i IV, a działaniem syntazy ATP.

Podpowiedź

Opracowanie redakcyjne

Podpowiedź 1

Zidentyfikuj, co pompują kompleksy i po której stronie rośnie stężenie. Następnie ustal drogę powrotu protonów przez błonę.

Podpowiedź 2

Energia elektronów umożliwia wypompowanie H⁺. Energia ich powrotu przez syntazę zostaje wykorzystana do fosforylacji ADP.

Podpowiedź 3

Połącz kompleksy I, III, IV z gradientem H⁺, a syntazę z jego wykorzystaniem do syntezy ATP. Nie zamieniaj kierunków transportu.

Odpowiedź

Odpowiedź przykładowa / klucz CKE

• Te trzy kompleksy pompują (transportują) jony H+ na drugą stronę błony / do przestrzeni międzybłonowej, wytwarzając w ten sposób gradient (elektrochemiczny) protonów, który umożliwia działanie syntazy ATP.

• Z udziałem kompleksów białkowych I, III i IV zachodzi transport aktywny protonów / H+ do przestrzeni międzybłonowej, a powrót protonów z przestrzeni międzybłonowej do matriks warunkuje działanie syntazy ATP.

• Przepływ elektronów przez te trzy kompleksy białkowe powoduje wypompowanie protonów z matriks mitochondrialnej i prowadzi do tworzenia się potencjału błonowego. Przepływ protonów z powrotem do matriks przez kanał w syntazie ATP umożliwia syntezę ATP.

• Dzięki działalności kompleksów białkowych łańcucha oddechowego możliwe jest zachowanie (właściwego) gradientu protonów po obu stronach błony, co umożliwia syntezę ATP (z ADP).

Zasady oceniania

1 p. – za wykazanie związku uwzględniającego rolę kompleksów białkowych łańcucha oddechowego w wytworzeniu gradientu stężeń protonów H+ w poprzek wewnętrznej błony mitochondrium, warunkującego działanie syntazy ATP lub warunkującego syntezę ATP. 0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Wyjaśnienie

Opracowanie redakcyjne

Kompleksy I, III i IV wykorzystują energię transportu elektronów do pompowania protonów z matriks do przestrzeni międzybłonowej. Wytwarzają gradient elektrochemiczny H⁺ po obu stronach błony wewnętrznej. Powrót protonów zgodnie z tym gradientem przez syntazę ATP napędza syntezę ATP z ADP i fosforanu. Kompleksy łańcucha oraz syntaza są więc sprzężone za pośrednictwem gradientu, a nie przez bezpośrednie przekazywanie sobie ATP. Podaj obie części mechanizmu: tworzenie i wykorzystanie gradientu.

Sprawdź kompletność rozwiązania

1 p. – za wykazanie związku uwzględniającego rolę kompleksów białkowych łańcucha oddechowego w wytworzeniu gradientu stężeń protonów H+ w poprzek wewnętrznej błony mitochondrium, warunkującego działanie syntazy ATP lub warunkującego syntezę ATP. 0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Wymagania podstawy programowej

Polecenie 2.2

W podstawie programowej

Pompy protonowe i syntaza ATP.

  • PR:III.5.4 — wyjaśnia mechanizm powstawania ATP w procesie chemiosmozy w mitochondriach (fosforylacja oksydacyjna);

Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024.

Informacje i źródła zadania

ID zadania: BIO-2019-CZERWIEC-F2015-Z2-2

Organizator: CKE

Działy: Energia i metabolizm

Procesy: oddychanie komórkowe

Zagadnienia: Enzymy

Oryginalny arkusz

Zasady oceniania