Biologia - Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15.

Kategoria: Układ hormonalny Typ: Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Układ termoregulacji zapewnia człowiekowi utrzymanie względnie stałej temperatury ciała. Regulacja temperatury ciała polega na zwiększaniu wytwarzania ciepła w organizmie lub na czynnym rozpraszaniu ciepła, dzięki czemu stała temperatura ciała może być utrzymana niezależnie od temperatury otoczenia.

Na poniższym schemacie zilustrowano współdziałanie głównych reakcji termoregulacyjnych u człowieka w przedziale temperatury otoczenia 0°C – 55°C.

współdziałanie głównych reakcji termoregulacyjnych u człowieka w przedziale temperatury otoczenia 0°C–55°C

Na podstawie: M. Tafil-Klawe, J. Klawe, Wykłady z fizjologii człowieka, Warszawa 2009

15.1. (0–2)

Korzystając z wykresu, podaj po jednym przykładzie reakcji organizmu człowieka na wymienione poniżej zmiany temperatury otoczenia i określ wpływ tej reakcji na utrzymanie względnie stałej temperatury ciała:

1. zmiana temperatury otoczenia z 20°C do 10°C

2. zmiana temperatury otoczenia z 40°C do 50°C

15.2. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego podczas utraty dużych ilości ciepła przez organizm obserwuje się wzrost wydzielania zarówno hormonu tyreotropowego (TSH), jak i hormonów tarczycy. W odpowiedzi uwzględnij funkcje tych hormonów.

Rozwiązanie

15.1. (0–2)

Zasady oceniania
2 p – za podanie dwóch poprawnych przykładów reakcji organizmu człowieka w podanych zakresach temperatur wraz z poprawnym określeniem znaczenia adaptacyjnego tych reakcji uwzględniającym:
1) wzrost tempa metabolizmu powodujący zwiększone generowanie ciepła,
2) wzrost intensywności pocenia się lub zwiększenia ukrwienia skóry powodujący zwiększoną utratę ciepła.

1 p. – za podanie jednego prawidłowego przykładu reakcji organizmu człowieka na wskazane zmiany temperatur otoczenia wraz z poprawnym określeniem znaczenia adaptacyjnego tej reakcji.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań albo za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

1. Zmiana temperatury otoczenia z 20°C do 10°C

W wyniku większej intensywności reakcji metabolicznych większa część energii chemicznej ulega zamianie w ciepło.
Intensywniejsze procesy kataboliczne prowadzą do uwalniania ciepła, dzięki czemu pomimo obniżania się temperatury otoczenia temperatura ciała utrzymana jest na stałym poziomie.
Wzrost intensywności wewnątrzkomórkowego oddychania tlenowego prowadzi do uwalniania większych ilości ciepła.
Podczas zintensyfikowanych przemian metabolicznych uwalniane jest ciepło.

Uwagi:

Nie uznaje się odpowiedzi „Wzrost tempa metabolizmu prowadzi do pojawienia się dreszczy/skurczy mięśni szkieletowych”, ponieważ wzrost tempa metabolizmu jest skutkiem szybkich skurczy włókien mięśniowych, a nie – jego przyczyną.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do podwyższania temperatury ciała, ponieważ zadanie dotyczy zakresu temperatur środowiska, w którym temperatura ciała jest względnie stała, tzn. sprawnie działają mechanizmy termoregulacyjne zapobiegające jej zmianie.
Nie uznaje się odpowiedzi, w których zdający odnosi się do wytwarzania energii, a nie – przetwarzania jednej postaci w inną. W szczególności nie uznaje się odpowiedzi, że energia powstaje lub energia jest produkowana, wytwarzana lub generowana.

2. Zmiana temperatury otoczenia z 40°C do 50°C

Silniejsze pocenie się umożliwia odbieranie z organizmu większej ilości ciepła.
Wzrost wydzielania się potu umożliwia pozbywanie się nadmiaru ciepła z organizmu.
Intensywniejsze pocenie się – w trakcie parowania woda zawarta w pocie odbiera z organizmu ciepło, co zapobiega przegrzaniu ciała.
Zwiększenie ukrwienia skóry umożliwia pozbywanie się ciepła z organizmu.
Zwiększenie przepływu krwi przez naczynia skórne umożliwia pozbywanie się ciepła z organizmu.
Zwiększony przepływ krwi przez naczynia skórne sprawia, że nadmiar ciepła jest wypromieniowywany z organizmu.

Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do obniżania temperatury ciała, ponieważ zadanie dotyczy zakresu temperatur środowiska, w którym temperatura ciała jest względnie stała, tzn. sprawnie działają mechanizmy termoregulacyjne zapobiegające jej zmianie.

15.2. (0–1)

Zasady oceniania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające pobudzanie tarczycy przez TSH, co skutkuje wzrostem wydzielania hormonów tarczycy i w efekcie przyczynia się do wzrostu tempa metabolizmu i wzrostu temperatury ciała.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań albo za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

Utrata dużej ilości ciepła powoduje obniżanie się temperatury organizmu, co powoduje wzrost wydzielania TSH, który z kolei pobudza tarczycę do wydzielania hormonów tarczycy, a te pobudzają w komórkach organizmu metabolizm, zwiększając wytwarzanie ciepła w organizmie.
Obniżenie się temperatury organizmu zwiększa wydzielanie TSH, który pobudza tarczycę do wydzielania tyroksyny wpływającej na zwiększenie oddychania tlenowego i wytwarzanie ciepła.
Hormon tyreotropowy pobudza tarczycę do wydzielania hormonów tarczycy: T₄ i T₃ zwiększających tempo metabolizmu i produkcję większej ilości ciepła chroniącego organizm przed wychłodzeniem.
Odebranie przez ośrodek termoregulacji w podwzgórzu informacji o obniżeniu temperatury organizmu powoduje uwalnianie liberyn, które pobudzają przysadkę do wydzielania TSH, pod wpływem którego tarczyca wydziela tyroksynę, zwiększającą tempo metabolizmu i w konsekwencji uwalnianie większej ilości ciepła.

Uwaga:
Dopuszcza się odpowiedzi odnoszące się do wzrostu tempa metabolizmu bez określenia jego wpływu na produkcję ciepła, np. „TSH pobudza tarczycę do wydzielania hormonów zwiększających tempo metabolizmu”.