Materiał źródłowy do zadania
Funkcjonowanie mitochondriów znajduje się pod kontrolą dwóch genomów, ale większość białek mitochondrialnych jest kodowana przez genom jądrowy. Mutacje zarówno w DNA mitochondrialnym (mtDNA), jak i w DNA jądrowym (nDNA) mogą być przyczyną chorób mitochondrialnych (czasem mutacje dotyczą obu genomów).
Komórka zawiera kilka tysięcy mitochondriów, a w każdym z nich znajduje się kilka cząsteczek mtDNA. Te cząsteczki nie zawsze są identyczne. To zjawisko nazywa się heteroplazmią. Podczas podziału komórki mitochondria są rozdzielane losowo do komórek potomnych, a więc objawy choroby zależą od stosunku ilości prawidłowego mtDNA do ilości zmutowanego mtDNA i pojawiają się po przekroczeniu pewnej wartości progowej, różnej dla różnych tkanek i narządów.
Choroby mitochondrialne to głównie schorzenia wynikające z nieprawidłowego funkcjonowania łańcucha oddechowego. U około 70% osób cierpiących na choroby mitochondrialne stwierdza się podwyższone stężenie kwasu mlekowego w surowicy krwi.
Nie można przewidzieć, ile zmutowanego mtDNA znajdzie się w oocytach kobiety chorującej na chorobę mitochondrialną. Nie wiadomo także, jak mitochondria będą segregowane do różnych tkanek w czasie embriogenezy.
Na podstawie: A. Piotrowska i in., Choroby mitochondrialne, „Postępy Biochemii” 62(2), 2016.
Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby w poprawny sposób opisywało konsekwencje metaboliczne choroby mitochondrialnej u ludzi. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Niedobór ATP wywołany chorobą mitochondrialną jest sygnałem do wzmożonej
(glikolizy / glikogenogenezy), w wyniku której powstaje (pirogronian / glikogen) –
związek w dużej części bezpośrednio przekształcany na szlaku przemian beztlenowych
w (mleczan / etanol).
Wcześniej zapisana notatka
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Rozróżnij proces uwalniający energię z glukozy od procesu magazynowania jej w glikogenie. Wybierasz drogę pomagającą szybko uzyskać ATP.
Podpowiedź 2
Przypomnij sobie końcowy produkt glikolizy i jego dalszą przemianę beztlenową w ludzkich komórkach. Nie przenoś na człowieka produktów fermentacji drożdży.
Podpowiedź 3
Redukcja produktu glikolizy odtwarza utleniony przenośnik NAD+. Połącz to z możliwością kontynuowania glikolizy i narastaniem stężenia mleczanu.
Odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
Niedobór ATP wywołany chorobą mitochondrialną jest sygnałem do wzmożonej (glikolizy / gilkogenogenzy), w wyniku której powstaje (pirogronian / glikogen) – związek w dużej części bezpośrednio przekształcany na szlaku przemian beztlenowych w (mleczan / etanol).
Zasady oceniania
2 pkt – za podkreślenie poprawnych określeń w trzech nawiasach. 1 pkt – za podkreślenie poprawnych określeń w dwóch nawiasach. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie
Opracowanie redakcyjne
Wybory to glikoliza, pirogronian i mleczan. Przy niewydolnym łańcuchu oddechowym komórki zwiększają udział glikolizy w dostarczaniu ATP. Powstający pirogronian jest redukowany do mleczanu, co odtwarza NAD+ potrzebny do dalszego przebiegu glikolizy. Taki mechanizm wyjaśnia podwyższone stężenie mleczanu. Glikogenogeneza gromadzi zapasy i zużywa energię, więc nie jest bezpośrednią odpowiedzią na niedobór ATP; etanol nie jest produktem tej drogi u człowieka.
Sprawdź kompletność rozwiązania
2 pkt – za podkreślenie poprawnych określeń w trzech nawiasach. 1 pkt – za podkreślenie poprawnych określeń w dwóch nawiasach. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Wymagania podstawy programowej
Luka 1
W podstawie programowej
Glikoliza i fermentacja mleczanowa przy niewydolności mitochondriów. Zakres części: Luka 1.
- PR:III.5.2 — analizuje na podstawie schematu przebieg glikolizy, reakcji pomostowej i cyklu Krebsa, wyróżnia substraty i produkty tych procesów;
Luka 2
W podstawie programowej
Glikoliza i fermentacja mleczanowa przy niewydolności mitochondriów. Zakres części: Luka 2.
- PR:III.5.2 — analizuje na podstawie schematu przebieg glikolizy, reakcji pomostowej i cyklu Krebsa, wyróżnia substraty i produkty tych procesów;
Luka 3
W podstawie programowej
Glikoliza i fermentacja mleczanowa przy niewydolności mitochondriów. Zakres części: Luka 3.
- PR:III.5.5 — porównuje drogi przemiany pirogronianu w fermentacji alkoholowej, mleczanowej i w oddychaniu tlenowym;
Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2024-MAJ-F2023-Z15-3
Organizator: CKE
Działy: Energia i metabolizm
Procesy: oddychanie komórkowe | podziały komórkowe
Zagadnienia: Pozyskiwanie energii użytecznej biologicznie
Umiejętności: Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów biologicznych