Źródłem energii w większości procesów endoergicznych jest rozkład ATP do ADP.
Przekształcenie ATP do ADP wiąże się z odłączeniem jednej reszty fosforanowej.
W komórkach ATP jest ciągle odnawiany poprzez przyłączenie do ADP reszty kwasu
fosforowego. Wzajemne przekształcenia ATP i ADP tworzą cykl, który w uproszczeniu
przedstawiono na schemacie.
a)
Dokończ poniższe zdanie – wybierz właściwe typy reakcji spośród wymienionych poniżej i wpisz ich nazwy w wyznaczone miejsca.
dehydratacja hydroliza fosforylacja karboksylacja
Reakcja oznaczona na schemacie numerem I, w której ATP przekształca się w ADP, jest
przykładem , a reakcja oznaczona numerem II, w której ADP
przekształca się w ATP, jest przykładem .
b)
Podaj nazwy związków chemicznych, które wchodzą w skład ATP, oznaczonych na schemacie kółkami 1 i 2.
Skurcz mięśnia szkieletowego jest procesem aktywnym i wymaga nakładu energii, której
bezpośrednim źródłem jest ATP. Zapas ATP w wypoczętym mięśniu wystarcza na ok. 1–2 s,
dlatego ten związek musi być stale odnawiany. Zmęczenie mięśni, poza subiektywnym
odczuciem, przejawia się spadkiem szybkości i siły ich skurczu. Mechanizm zmęczenia mięśni
nie został w pełni wyjaśniony, ale decydującą rolę wydają się odgrywać dwa czynniki:
kumulacja protonów (spadek pH) w sarkoplazmie włókien mięśniowych oraz spadek
zawartości ATP na skutek znacznej przewagi jego zużycia nad produkcją.
Na podstawie: Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, pod red. W.Z. Traczyka
i A. Trzebskiego, Warszawa 2001.
a)
Oceń, czy poniższe informacje dotyczące procesów zachodzących podczas skurczu mięśnia szkieletowego są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Grupy fosforanowej niezbędnej do odtworzenia ATP we włóknie mięśniowym pracującego mięśnia może dostarczyć bezpośrednio fosfokreatyna.
P
F
2.
ATP we włóknach mięśnia szkieletowego jest odtwarzany wyłącznie w procesie glikolizy.
P
F
3.
ATP we włóknach mięśnia szkieletowego jest odtwarzany m.in. przez fosforylację oksydacyjną.
Rozkład glikogenu do glukozy jest katalizowany m.in. przez enzym fosforylazę glikogenową.
Ten enzym występuje w formie nieaktywnej w komórkach, w których jest magazynowany
glikogen. Jednym z czynników wpływających na przejście enzymu w postać aktywną jest
adrenalina.
Zwiększone stężenie cyklicznego AMP (cAMP) w cytozolu uruchamia kaskadę reakcji, której
końcowym efektem jest aktywacja fosforylazy glikogenowej. Na schemacie przedstawiono
wpływ adrenaliny na aktywację fosforylazy glikogenowej.
8.1. (0–2)
Na podstawie schematu uzupełnij poniższe zdania tak, aby poprawnie opisywały
mechanizm aktywacji fosforylazy glikogenowej. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe
określenie.
Adrenalina jest (pochodną aminokwasu / hormonem peptydowym). Receptor wiążący
adrenalinę znajduje się (w błonie komórkowej / w cytoplazmie). Związanie adrenaliny przez
receptor prowadzi do (powstania / rozpadu) kompleksu białka G. W aktywacji cyklazy
adenylanowej uczestniczy (cAMP / GTP) oraz podjednostka (α / γ). Aktywna cyklaza
adenylanowa przekształca (cAMP do ATP / ATP do cAMP).
8.2. (0–1)
Podkreśl poniżej nazwy dwóch narządów w organizmie człowieka, w których komórkach
zachodzi proces aktywacji fosforylazy glikogenowej przedstawiony na schemacie.
Uzupełnij poniższe zdania – wpisz w wyznaczone miejsca nazwy odpowiednich hormonów
oraz narządów z nimi związanych w organizmie człowieka.
Hormonem, innym niż adrenalina, który także wywołuje rozkład glikogenu do glukozy,
jest . Powstaje on w komórkach
i przenoszony jest z krwią do . Ten hormon działa antagonistycznie
do .
8.4. (0–1)
Spośród poniższych reakcji wybierz i zaznacz dwie, które są skutkiem działania
adrenaliny.
Zwężanie się źrenicy oka.
Przyśpieszenie bicia serca.
Wzrost ilości erytrocytów we krwi.
Zwężenie naczyń krwionośnych w skórze.
Przyśpieszenie wydzielania enzymów trawiennych.
8.5. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób wzrost poziomu adrenaliny we krwi wpływa na intensywniejszą
pracę mięśni w sytuacji zagrożenia.
Na uproszczonym schemacie przedstawiono współzależność dwóch procesów metabolicznych
w komórce roślinnej.
a)
Uzupełnij powyższy schemat – wpisz w puste komórki nazwy lub wzory chemiczne substancji będących substratami lub produktami wymienionych procesów.
b)
Określ, który kierunek przemian metabolicznych – I czy II – ma charakter anaboliczny. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do schematu.
c)
Opisz, na czym polegają przekształcenia energii zachodzące podczas procesów metabolicznych przedstawionych na schemacie. W odpowiedzi wykaż ich współzależność.
Syntezę związków organicznych u pewnych bakterii chemosyntetyzujących poprzedzają
poniższe reakcje chemiczne.
2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + energia
2HNO2 + O2 → 2HNO3 + energia
Podaj nazwę grupy bakterii chemosyntetyzujących, które przeprowadzają przedstawione
reakcje chemiczne, i określ znaczenie tych reakcji dla organizmów przeprowadzających
chemosyntezę.
Na schemacie, w sposób ogólny, przedstawiono mechanizm regulacji stężenia glukozy we krwi
człowieka.
13.1. (0–1)
Uzupełnij powyższy schemat tak, aby ilustrował zaburzenie homeostazy glukozowej,
które zostało spowodowane pominięciem posiłku. W tym celu spośród odpowiedzi
zamieszczonych w każdej ramce 1.–4. wybierz i zaznacz w kwadraciku znakiem X
odpowiedź właściwą.
13.2. (0–1)
Spośród procesów zachodzących w wątrobie (punkt 3. na schemacie) wybierz i zapisz
nazwę tego, który będzie stymulowany przez długotrwałą głodówkę.
Naukowcy zaobserwowali, że podczas wysiadywania jaj przez samicę pytona birmańskiego
dochodzi do drżenia jej mięśni. W celu zbadania znaczenia tego zjawiska umieszczono
wysiadującą jaja samicę tego gatunku w termoizolowanej komorze, w której stopniowo
obniżano temperaturę powietrza. Wraz z obniżaniem temperatury w komorze obserwowano
wzrost liczby skurczów mięśni samicy i zużycie tlenu w jednostce czasu.
Wyniki doświadczenia przedstawiono na wykresie.
a)
Wyjaśnij, dlaczego wraz ze wzrostem liczby skurczów mięśni samicy pytona birmańskiego rośnie zużycie przez nią tlenu, w przeliczeniu na jednostkę masy ciała.
b)
Określ, jaki wpływ na czas trwania rozwoju zarodkowego ma drżenie mięśni samicy pytona przy niskiej temperaturze otoczenia. W odpowiedzi odwołaj się do tempa przemian metabolicznych.
Mocznik wydalany przez wiele zwierząt lądowych (a także – przez człowieka) powstaje
w cyklu mocznikowym. Poniżej zapisano sumaryczne równanie reakcji tego cyklu.
Na schemacie przedstawiono udział w obiegu azotu różnych grup bakterii żyjących w glebie,
które oznaczono literami A–D.
a)
Wypisz ze schematu oznaczenie literowe bakterii, które są chemoautotrofami.
b)
Uzasadnij, że procesy przeprowadzane przez bakterie oznaczone na schemacie literą A są korzystne dla roślin. W odpowiedzi uwzględnij metabolizm tych bakterii.
Anabaena to rodzaj nitkowatych sinic. Większość komórek w nici tej sinicy przeprowadza
fotosyntezę. W skład nici wchodzą także wyspecjalizowane komórki o grubych ścianach
komórkowych, zwane heterocytami, asymilujące azot atmosferyczny. W heterocytach nie jest
aktywny fotosystem II. Biologiczne wiązanie N2 w heterocytach zachodzi przy udziale
złożonego układu enzymatycznego, w skład którego wchodzi nitrogenaza. Enzym ten
katalizuje w warunkach beztlenowych reakcję wiązania azotu atmosferycznego, którą
sumarycznie można przedstawić następująco:
N2 + 16ATP + 8e- + 8H+ → 2NH3 + H2 + 16ADP +16Pi
Międzykomórkowe połączenia między poszczególnymi komórkami nici pozwalają
heterocytom pozyskiwać węglowodany i transportować do sąsiednich komórek produkty
wiązania N2 w postaci glutaminy.
Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012;
W.J.H. Kunicki-Goldfinger, Życie bakterii, Warszawa 2005.
5.1. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w heterocytach sinicy Anabaena nie może być aktywny fotosystem II. W odpowiedzi uwzględnij funkcję heterocytów oraz proces zachodzący w fotosystemie II.
5.2. (0–1)
Określ, czy reakcja wiązania azotu atmosferycznego zachodząca w heterocytach sinicy Anabaena ma charakter anaboliczny, czy – kataboliczny. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do jednej z cech tej klasy reakcji.
5.3. (0–1)
Wyjaśnij znaczenie połączeń między komórkami fotosyntetyzującymi a heterocytami u sinic Anabaena dla efektywnego zachodzenia fotosyntezy. W odpowiedzi uwzględnij procesy zachodzące w obu rodzajach komórek.
