Zadanie 15.3 — maj 2024 — Formuła 2023

Formuła 2023rozszerzony2 pkt
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).

Luka 1
Luka 2
Luka 3
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

Oryginalny arkusz

Zasady oceniania