Materiał źródłowy do zadania
CKE — Materiał do zadania 15 · czerwiec 2024 · Formuła 2015
Skurcz mięśnia jest wywołany impulsem nerwowym docierającym do włókna mięśniowego za pośrednictwem neuronów ruchowych. Rozgałęzione aksony tych neuronów tworzą z włóknami mięśniowymi synapsy nerwowo-mięśniowe. Wzbudzenie włókna mięśniowego i pojawienie się w nim potencjału czynnościowego powodują uwolnienie z siateczki sarkoplazmatycznej do cytozolu jonów Ca2+, które są niezbędne do rozpoczęcia skurczu. Utrzymanie wysokiego stężenia jonów wapnia wewnątrz miofibryli wymaga stałego dopływu impulsów nerwowych. Brak impulsu jest przyczyną szybkiego obniżenia stężenia jonów Ca2+ w sarkoplazmie do stanu spoczynkowego. Skutkuje to odłączeniem jonów Ca2+ od troponiny, a filament aktynowy w kompleksie z innymi białkami wchodzi w fazę spoczynkową.
Na rysunku przedstawiono filament aktynowy w kompleksie z troponiną i topomiozyną w dwóch stanach: spoczynkowym (rysunek A) oraz pobudzonym (rysunek B).
Na podstawie: N.A. Campbell i in., Biologia, Poznań 2012.
Zobacz oryginalny fragment CKE
Autor i źródło materiału
https://arkusze.pl/maturalne/biologia-2024-czerwiec-matura-stara-rozszerzona.pdf
Oficjalny arkusz egzaminacyjny CKE; pochodzenie i cytowane źródła widoczne w oryginale.
Wyjaśnij, w jaki sposób uwolnienie jonów Ca2+ do cytozolu włókna mięśniowego prowadzi do jego skurczu. W odpowiedzi uwzględnij oddziaływanie filamentów aktynowych i miozynowych.
Zobacz oryginalny fragment CKE
Odpowiedź zapisuje się na tym urządzeniu i w tej przeglądarce.
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Zacznij od białka wiążącego wapń. Nie przeskakuj bezpośrednio od wzrostu stężenia Ca²⁺ do ruchu całego mięśnia — potrzebne są ogniwa łączące oba zdarzenia.
Podpowiedź 2
Po związaniu wapnia z troponiną zmienia się położenie tropomiozyny. Rozważ, jak wpływa to na dostępność miejsc wiązania miozyny na filamentach aktynowych.
Podpowiedź 3
Dokończ ciąg: Ca²⁺ — troponina — odsunięcie tropomiozyny — mostki aktyna–miozyna — przesunięcie filamentów. Pamiętaj, że filamenty nie ulegają skróceniu, choć skraca się sarkomer.
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
• Wzrost stężenia jonów Ca2+ powoduje łączenie się Ca2+ z troponiną, co wywołuje przesunięcie tropomiozyny i wiązanie miozyny z filamentem aktynowym oraz zapoczątkowanie skurczu.
• Uwolnione do cytozolu jony Ca2+ łączą się z troponiną, co powoduje przesunięcie tropomiozyny i odsłonięcie na filamentach aktynowych miejsc wiążących główki miozyny, a to umożliwia przesuwanie się filamentów aktynowych i miozynowych względem siebie.
Zobacz oryginalny fragment CKE
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie wpływu zwiększonego stężenia jonów Ca2+ na przesunięcie
tropomiozyny względem aktyny oraz na rozpoczęcie skurczu sarkomeru przez wiązanie miozyny z filamentem aktynowym. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie rozwiązania
Opracowanie redakcyjne
Jony Ca²⁺ uwolnione do cytozolu wiążą się z troponiną. Zmiana jej konformacji przesuwa tropomiozynę i odsłania na aktynie miejsca wiązania główek miozyny. Mogą powstawać mostki aktyna–miozyna, a cykliczna praca główek z wykorzystaniem ATP przesuwa filamenty względem siebie i skraca sarkomer. To wzajemne przesuwanie, a nie skracanie samych filamentów, stanowi podstawę skurczu. Wapń uruchamia więc regulację dostępu do miejsc wiązania, nie zastępuje ATP jako źródła energii.
Sprawdź kompletność rozwiązania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie wpływu zwiększonego stężenia jonów Ca2+ na przesunięcie
tropomiozyny względem aktyny oraz na rozpoczęcie skurczu sarkomeru przez wiązanie miozyny z filamentem aktynowym. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Powiązanie z obecną podstawą programową:
Polecenie 15.2 — w podstawie programowej. Wapń uruchamia oddziaływanie filamentów i skurcz.
- PR:XI.2.7.g — wyjaśnia, na podstawie schematu, molekularny mechanizm skurczu mięśnia,
Wymagania podstawy programowej
Polecenie 15.2
W podstawie programowej
Wapń uruchamia oddziaływanie filamentów i skurcz.
- PR:XI.2.7.g — wyjaśnia, na podstawie schematu, molekularny mechanizm skurczu mięśnia,
Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024; historyczne wymagania CKE pozostają w informacjach o zadaniu.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2024-CZERWIEC-F2015-Z15-2
Organizator: CKE
Wymagania PP2024: PR:XI.2.7.g
Wymagania historyczne: V. Budowa i funkcjonowanie organizmu człowieka. 3. Układ ruchu. Zdający: 5) przedstawia budowę i wyjaśnia mechanizm skurczu sarkomeru.
Działy: Funkcjonowanie zwierząt
Organizmy: zwierzęta
Zagadnienia: Poruszanie się