Biologia - Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12.
Złącze nerwowo-mięśniowe to synapsa znajdująca się między neuronem ruchowym a włóknem mięśniowym. Warunkiem niezbędnym do uwolnienia w synapsie przekaźnika nerwowego, np. acetylocholiny, jest połączenie pęcherzyków synaptycznych zawierających neurotransmiter z błoną komórkową neuronu. Umożliwia je kompleks fuzyjny tworzony przez kilka białek transbłonowych (SNARE).
Toksyna botulinowa jest wytwarzana przez beztlenowe bakterie Clostridium botulinum. Po dostaniu się do organizmu człowieka toksyna botulinowa dociera do szczeliny synaptycznej, gdzie łączy się z receptorami w błonie neuronu i wnika do jego wnętrza. Forma aktywna toksyny składa się z dwóch podjednostek – łańcucha lekkiego oraz łańcucha ciężkiego – które są połączone mostkiem disiarczkowym. Po rozłączeniu się tych podjednostek łańcuch lekki rozkłada białka z grupy SNARE. Ostatecznie dochodzi do zablokowania przewodzenia w złączu nerwowo-mięśniowym, w wyniku czego mięśnie ulegają zwiotczeniu.
Na poniższych schematach przedstawiono mechanizm przekazywania pobudzenia w synapsie nerwowo-mięśniowej osoby zdrowej (A) oraz mechanizm działania toksyny botulinowej (B). Strzałkami oznaczono kolejność zdarzeń przedstawionych na schematach.
A. Mazurkiewicz-Pisarek, A. Płucienniczak, Toksyna botulinowa – cudowna trucizna, „Biotechnologia” 2(85), 2009.
12.1. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące działania toksyny botulinowej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | W procesie porażania mięśni przez toksynę botulinową dochodzi do przemieszczenia jej łańcucha lekkiego do cytozolu neuronu. | P | F |
| 2. | Po związaniu się z receptorem w szczelinie synaptycznej toksyna botulinowa wnika do neuronu na drodze endocytozy. | P | F |
| 3. | Toksyna botulinowa po przedostaniu się do szczeliny synaptycznej blokuje receptory acetylocholiny w błonie komórki mięśniowej. | P | F |
12.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych w tekście informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – toksyny botulinowej. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do jednej cechy budowy tego białka.
12.3. (0–1)
Uzupełnij tabelę – uporządkuj w odpowiedniej kolejności procesy fizjologiczne zachodzące w synapsie nerwowo-mięśniowej u zdrowego człowieka. Wpisz numery 2.–4. w odpowiednie miejsca tabeli.
| Proces fizjologiczny | Kolejność |
|---|---|
| Dotarcie impulsu nerwowego do synapsy nerwowo-mięśniowej i utworzenie kompleksu fuzyjnego przez białka transbłonowe (SNARE). | 1 |
| Depolaryzacja błony komórkowej komórki mięśniowej i powstanie potencjału czynnościowego. | |
| Fuzja pęcherzyków synaptycznych z błoną presynaptyczną i uwolnienie acetylocholiny do szczeliny synaptycznej. | |
| Wiązanie się acetylocholiny z mięśniowym receptorem błonowym. |
Rozwiązanie
12.1. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – za poprawną ocenę trzech stwierdzeń.
1 pkt – za poprawną ocenę dwóch stwierdzeń.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
1. – P, 2. – P, 3. – F.
12.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne określenie, że toksyna botulinowa jest białkiem o strukturze 4-rzędowej,
wraz z poprawnym uzasadnieniem, odnoszącym się do obecności w budowie tego
białka dwóch łańcuchów polipeptydowych (połączonych mostkiem disiarczkowym).
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Toksyna botulinowa jest białkiem o strukturze 4-rzędowej, ponieważ zbudowana jest z łańcucha lekkiego oraz łańcucha ciężkiego.
- Ma strukturę 4-rzędową, ponieważ toksyna botulinowa jest zbudowana z dwóch łańcuchów polipeptydowych, a białko o strukturze 4-rzędowej musi zawierać co najmniej dwa łańcuchy polipeptydowe.
- 4-rzędowa, bo ma dwa łańcuchy, połączone mostkiem disiarczkowym.
- Struktura IV-rzędowa, bo białko ma dwie podjednostki.
Uwagi:
Nie uznaje się odpowiedzi niepełnych – nieodwołujących się do struktury toksyny botulinowej
opisanej w tekście, ale tylko do definicji struktury 4-rzędowej, np. „Toksyna botulinowa ma
strukturę 4-rzędową, ponieważ ma więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy” albo „Struktura
4-rzędowa, ponieważ zbudowana jest z łańcuchów polipeptydowych”.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do obecności mostka disiarczkowego,
np. „IV-rzędowa, ponieważ w budowie białka występuje mostek disiarczkowy”, ponieważ
mostki disiarczkowe mogą występować także w strukturze III-rzędowej białka.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do obecności w strukturze toksyny botulinowej
więcej niż jednego mostka disiarczkowego łączącego łańcuchy, np. „IV-rzędowa, ponieważ
dwie podjednostki są połączone mostkami disiarczkowymi”.
12.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne określenie kolejności procesów fizjologicznych zachodzących
w synapsie nerwowo-mięśniowej.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
| Proces fizjologiczny | Kolejność |
|---|---|
| Dotarcie impulsu nerwowego do synapsy nerwowo-mięśniowej i utworzenie kompleksu fuzyjnego przez białka transbłonowe (SNARE). | 1 |
| Depolaryzacja błony komórkowej komórki mięśniowej i powstanie potencjału czynnościowego. | 4 |
| Fuzja pęcherzyków synaptycznych z błoną presynaptyczną i uwolnienie acetylocholiny do szczeliny synaptycznej. | 2 |
| Wiązanie się acetylocholiny z mięśniowym receptorem błonowym. | 3 |
