Materiał źródłowy do zadania
CKE — Materiał do zadania 2 · czerwiec 2024 · Formuła 2015
Podczas oddychania tlenowego związki organiczne są całkowicie utleniane do CO2 i H2O. W końcowym etapie utleniania protony i elektrony przenoszone przez NADH + H+ oraz FADH2 są przekazywane kompleksom białkowym wchodzącym w skład łańcucha oddechowego. Synteza jednej cząsteczki ATP wymaga przeniesienia około czterech protonów z przestrzeni międzybłonowej do macierzy przez kompleks syntazy ATP.
Na poniższym schemacie przedstawiono łańcuch oddechowy z uwzględnieniem przenoszenia protonów (H+) oraz elektronów (e–). Kompleksy I, III i IV transportują protony z macierzy mitochondrialnej do przestrzeni międzybłonowej. Kompleks II jest pozbawiony tej
Na podstawie: Z. Wu i in., Targeting Mitochondrial Oxidative Phosphorylation in Glioblastoma Therapy, „Neuromolecular Medicine” 24(1), 2022.
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, dlaczego utlenienie jednej cząsteczki FADH2 prowadzi do syntezy mniejszej liczby cząsteczek ATP w porównaniu do utlenienia jednej cząsteczki NADH + H+.
Zobacz oryginalny fragment CKE
Odpowiedź zapisuje się na tym urządzeniu i w tej przeglądarce.
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Porównaj miejsca wejścia elektronów z obu przenośników. Zaznacz, które kompleksy przenoszą H+ przez wewnętrzną błonę, a który tej funkcji nie ma.
Podpowiedź 2
Elektrony z jednego przenośnika omijają kompleks I. Zastanów się, jak zmienia to liczbę protonów przeniesionych na drugą stronę błony.
Podpowiedź 3
Po różnicy w pompowaniu protonów dopisz jej skutek dla syntazy ATP: mniej H+ wraca do macierzy i dostarcza energii do fosforylacji ADP. Samo wskazanie kompleksu II nie kończy wyjaśnienia.
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
• Elektrony przenoszone przez FADH2 są przekazywane z pominięciem kompleksu I, a więc mniej protonów zostanie przeniesionych do przestrzeni międzybłonowej niż w przypadku NADH, a przepływ protonów jest bezpośrednim źródłem energii do syntezy ATP.
• Kompleks II, odbierający elektrony transportowane przez FADH2, nie przenosi protonów do przestrzeni międzybłonowej w przeciwieństwie do kompleksu I, odbierającego elektrony od NADH, a więc syntaza ATP jest napędzana mniejszą liczbą protonów powracających do matrix.
• Kompleks odbierający elektrony z FADH2 nie przenosi protonów przez wewnętrzną błonę mitochondrialną, w przeciwieństwie do kompleksu odbierającego elektrony z NADH + H+, a im więcej protonów jest przenoszonych, tym więcej powraca do macierzy mitochondrialnej i napędza białko – syntazę ATP.
Zobacz oryginalny fragment CKE
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające mniejszą liczbę protonów
transportowanych z macierzy do przestrzeni międzybłonowej w wyniku utlenienia FADH2 w porównaniu do utlenienia NADH + H+ i – w konsekwencji – mniejszy przepływ protonów przez syntazę ATP i mniejszą liczbę syntetyzowanych cząsteczek ATP. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie rozwiązania
Opracowanie redakcyjne
Elektrony z FADH₂ trafiają do łańcucha oddechowego przez kompleks II, z pominięciem kompleksu I. Kompleks II nie pompuje protonów, dlatego na jedną parę tych elektronów do przestrzeni międzybłonowej trafia mniej H+ niż przy utlenianiu NADH. Mniej protonów może następnie wrócić przez syntazę ATP, więc powstaje mniej ATP. Pełne wyjaśnienie łączy miejsce wejścia elektronów z pompowaniem H+ i napędem syntazy, a nie z samą liczbą etapów łańcucha.
Sprawdź kompletność rozwiązania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające mniejszą liczbę protonów
transportowanych z macierzy do przestrzeni międzybłonowej w wyniku utlenienia FADH2 w porównaniu do utlenienia NADH + H+ i – w konsekwencji – mniejszy przepływ protonów przez syntazę ATP i mniejszą liczbę syntetyzowanych cząsteczek ATP. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Powiązanie z obecną podstawą programową:
Polecenie 2.1 — w podstawie programowej. Miejsce wejścia elektronów do łańcucha a wydajność chemiosmozy.
- PR:III.2.2 — przedstawia znaczenie NAD+, FAD, NADP+ w procesach utleniania i redukcji.
- PR:III.5.4 — wyjaśnia mechanizm powstawania ATP w procesie chemiosmozy w mitochondriach (fosforylacja oksydacyjna);
Wymagania podstawy programowej
Polecenie 2.1
W podstawie programowej
Miejsce wejścia elektronów do łańcucha a wydajność chemiosmozy.
- PR:III.2.2 — przedstawia znaczenie NAD+, FAD, NADP+ w procesach utleniania i redukcji.
- PR:III.5.4 — wyjaśnia mechanizm powstawania ATP w procesie chemiosmozy w mitochondriach (fosforylacja oksydacyjna);
Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024; historyczne wymagania CKE pozostają w informacjach o zadaniu.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2024-CZERWIEC-F2015-Z2-1
Organizator: CKE
Wymagania PP2024: PR:III.2.2 | PR:III.5.4
Wymagania historyczne: III. Metabolizm. 3. Oddychanie wewnątrzkomórkowe. Zdający: 3) opisuje na podstawie schematów przebieg […] łańcucha oddechowego […]; 4) wyjaśnia zasadę działania łańcucha oddechowego i mechanizm syntezy ATP.
Działy: Energia i metabolizm
Organizmy: zwierzęta
Procesy: oddychanie komórkowe
Zagadnienia: Enzymy