Zadanie 10
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Zdający: 1) […] rozróżnia […] polisacharydy ([…] chityna) i określa znaczenie biologiczne węglowodanów […]; 2) […] określa biologiczne znaczenie białek ([…] kolagen […]) […].
XI. Funkcjonowanie zwierząt. 2. […] 3) Wymiana gazowa i krążenie. Zdający: g) wykazuje związek między budową i funkcją elementów układu oddechowego człowieka; j) przedstawia znaczenie badań diagnostycznych w profilaktyce chorób układu oddechowego (RTG klatki piersiowej, spirometria, bronchoskopia).
Treść zadania
Układ oddechowy człowieka tworzą drogi oddechowe oraz płuca. Tchawica (rysunek A) stanowi odcinek dolnych dróg oddechowych. Pierścienie obecne w ścianie tchawicy mają kształt podkowiasty.
U owadów tlen do komórek ciała jest dostarczany przez układ tchawkowy. Tchawki (rysunek B) stanowią kanały powietrzne, których ścianę tworzy nabłonek będący przedłużeniem epidermy pokrywającej ciało owada. Ten nabłonek wytwarza pokrytą woskami kutykularną wyściółkę tchawki, w której można wyróżnić takie same warstwy jak w kutykuli tworzącej szkielet zewnętrzny owada. Na przekroju tchawki są widoczne pierścieniowe zgrubienia kutykuli.
(Rysunek A — tchawica z pierścieniami, za nią przełyk; rysunek B — tchawka z tracheolami i jej przekrój w powiększeniu.)
Na podstawie: B.S. Beckett, Biology: A Modern Introduction, Oxford 1978; red. M. Maćkowiak, A. Michalak, Biologia. Jedność i różnorodność, Warszawa 2008.
Zadanie 10.1. (0–1)
Podaj nazwę białka stanowiącego główny składnik pierścieni tchawicy człowieka oraz nazwę polisacharydu stanowiącego główny składnik zgrubień kutykuli w tchawkach owadów.
Białko stanowiące główny składnik pierścieni tchawicy człowieka: ........................
Polisacharyd stanowiący główny składnik zgrubień kutykuli w tchawkach owadów: ........................
Zadanie 10.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby zawierało informacje prawdziwe dotyczące budowy tchawicy człowieka. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Tchawica człowieka rozpoczyna się bezpośrednio za (gardłem / krtanią), a na dolnym końcu dzieli się na (oskrzela główne / oskrzeliki).
Zadanie 10.3. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
W celu wzrokowej oceny w czasie rzeczywistym wyglądu błony śluzowej tchawicy wykonuje się:
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
10.1.
- Białko w pierścieniach tchawicy człowieka: kolagen (główny składnik chrząstki szklistej budującej pierścienie). Chrząstka jest zbudowana z chondrocytów + macierzy bogatej w kolagen typu II + proteoglikany.
- Polisacharyd w tchawkach owadów: chityna — polimer N-acetyloglukozaminy. Główny składnik kutykuli owadów (egzoszkielet + wyściółka tchawek). Zapewnia sztywność i ochronę przed urazami.
10.2. Tchawica człowieka rozpoczyna się bezpośrednio za krtanią, a na dolnym końcu dzieli się na oskrzela główne (lewe + prawe).
Anatomia drogi powietrza:
- Nozdrza → jama nosowa → gardło → krtań (struny głosowe) → tchawica (~10-12 cm) → oskrzela główne → oskrzela płatowe → oskrzeliki → pęcherzyki płucne.
10.3. C — bronchoskopia.
Uzasadnienie:
- Bronchoskopia = badanie endoskopowe z wprowadzeniem kamery na giętkim wężu (bronchoskop) przez nos/usta → tchawica → oskrzela. Pozwala wzrokowo ocenić błonę śluzową w czasie rzeczywistym + pobierać biopsje.
- A. Spirometria = pomiar pojemności i przepływu powietrza w płucach (zmienne fizyczne), NIE wzrokowa ocena.
- B. RTG klatki piersiowej = obraz radiograficzny (statyczny), pokazuje strukturę kostną + zmiany w płucach, NIE śluzówkę tchawicy w czasie rzeczywistym.
- D. Gastroskopia = endoskopia przewodu pokarmowego (przełyk, żołądek), NIE drogi oddechowej.
Pułapka 10.1 — odpowiedź "keratyna" zamiast kolagenu. Keratyna = włosy, paznokcie, naskórek; NIE chrząstka.
Pułapka 10.1 — odpowiedź "celuloza" zamiast chityny. Celuloza = ściany komórkowe roślin; chityna = stawonogi + grzyby.
Pułapka 10.2 — pomylenie krtani z gardłem. Krtań = narząd ze strunami głosowymi (głośnia), pod gardłem. Gardło = wspólne przejście dla pokarmu i powietrza. Tchawica wychodzi z krtani, nie gardła.
Pułapka 10.2 — wybór oskrzeliki zamiast oskrzeli głównych. Oskrzeliki = MAŁE odgałęzienia w głębi płuc. Tchawica dzieli się na 2 duże oskrzela główne (do lewego i prawego płuca).
Pułapka 10.3 — wybór B (RTG). RTG NIE pokazuje w czasie rzeczywistym + nie pokazuje śluzówki (tylko strukturalne zmiany). Tylko bronchoskopia spełnia oba kryteria.
Strony arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — kolagen vs chityna
| Cecha | Kolagen | Chityna |
|---|---|---|
| Typ związku | Białko | Polisacharyd |
| Monomer | Aminokwasy (Gly, Pro, hydroksy-Pro) | N-acetyloglukozamina |
| Funkcja | Białko strukturalne (chrząstka, kości, skóra) | Egzoszkielet bezkręgowców, grzyby |
| Struktura | Potrójna helisa, włókna | Polimer liniowy, włókna |
| Lokalizacja | Tkanka łączna, chrząstka, pierścienie tchawicy | Pancerze owadów, skorupy raków, ściany grzybów, tchawki owadów |
Klucz: kolagen u kręgowców, chityna u bezkręgowców (stawonogi) + grzybów. Oba są strukturalnymi szkieletami biologicznymi.
Klucz pojęciowy — anatomia układu oddechowego człowieka
| Element | Funkcja | Cechy |
|---|---|---|
| Nos | Filtracja, ogrzanie, nawilżenie powietrza | Włosy, śluzówka |
| Gardło (pharynx) | Wspólne dla pokarmu i powietrza | Rozdzielenie do krtani i przełyku |
| Krtań (larynx) | Fałdy (struny) głosowe, ochrona dróg oddechowych | Chrzęstki: tarczowata (jabłko Adama), pierścieniowata, nalewkowate |
| Tchawica (trachea) | Transport powietrza | ~10-12 cm, ~16-20 pierścieni chrząstkowych w kształcie podkowy |
| Oskrzela główne | Wejście do płuca | 2 sztuki: lewe (węższe, dłuższe, bardziej poziome) + prawe (szersze, krótsze, bardziej pionowe) |
| Oskrzela płatowe | Wnikanie w płaty | Prawe 3, lewe 2 |
| Oskrzeliki | Drobne odgałęzienia | Bez chrząstki, gładka mięśniówka |
| Pęcherzyki | Wymiana gazowa | ~300-500 mln, powierzchnia ~70 m² |
Mechanizm: dlaczego podkowiaste pierścienie?
Pierścienie tchawicy mają kształt podkowy (C, otwarte z tyłu), a nie pełne O:
- Otwarta tylna strona zwrócona ku przełykowi (za tchawicą).
- Gdy połykasz duży kęs jedzenia, przełyk się rozszerza → wpycha tylną ścianę tchawicy do przodu.
- Pełne pierścienie utrudniałyby przesuwanie się dużych kęsów przez przełyk.
- Tylna ściana tchawicy = mięsień gładki + tkanka łączna (elastyczna).
Te pierścienie zapobiegają zapadnięciu tchawicy podczas wdechu (podciśnienie chce ją zacisnąć).
Klucz pojęciowy — diagnostyka dróg oddechowych
| Metoda | Funkcja | Mechanizm |
|---|---|---|
| Spirometria | Pojemność płuc, przepływ | Pacjent dmucha do urządzenia → krzywe |
| RTG klatki piersiowej | Strukturalne zmiany (pneumonia, guzy, złamania) | Promieniowanie X, obraz statyczny |
| Tomografia CT | Szczegółowa anatomia, niewielkie zmiany | Promienie X w wielu projekcjach |
| Bronchoskopia | Wzrokowa ocena błony śluzowej, biopsje | Endoskop z kamerą do tchawicy/oskrzeli |
| PET | Aktywność metaboliczna (guzy) | Radioizotop + obrazowanie |
| Gazometria | O₂/CO₂ we krwi | Pomiar krwi tętniczej |
Bronchoskopia = spośród metod podanych w zadaniu jedyna pozwala obejrzeć błonę śluzową tchawicy w czasie rzeczywistym.
Punktacja CKE
- 10.1. 1 pkt — kolagen + chityna.
- 10.2. 1 pkt — krtań + oskrzela główne.
- 10.3. 1 pkt — C.
- Suma: 3 pkt.
Po co to umieć
Tchawica człowieka — interesujące fakty:
- ~10-12 cm długości.
- ~16-20 pierścieni chrząstkowych w kształcie podkowy.
- Średnica ~2 cm.
- Pokryta nabłonkiem migawkowym (rzęskowym) — porusza śluz w górę (clearance mucosa, “drabina rzęskowa”) → wyrzucanie zanieczyszczeń, pyłów, bakterii.
Bronchoskopia w medycynie:
- Diagnostyka raka płuca — pobieranie biopsji.
- Usuwanie ciał obcych (drobne przedmioty zassane przez dzieci).
- Płukanie oskrzelowo-pęcherzykowe (BAL) — pobieranie próbek z głębi płuc do badań mikrobiologicznych.
- Stentowanie — udrażnianie zwężeń w drogach oddechowych.
Tchawki owadów vs tchawica człowieka:
- Tchawki NIE prowadzą do worków/płuc — kończą się tracheolami dochodzącymi bezpośrednio do komórek.
- U większości owadów hemolimfa nie odgrywa istotnej roli w transporcie O₂ — tlen dociera tchawkami bezpośrednio do tkanek.
- Otwarcie tchawek = przetchlinki na bokach ciała.
- Gazy przemieszczają się w tchawkach głównie dyfuzyjnie, a dyfuzja jest wydajna tylko na małe odległości.
Chityna — drugie najczęstsze (po celulozie) biopolimer na Ziemi. Występuje w:
- Pancerzach skorupiaków, owadów, pajęczaków.
- Ścianach komórkowych grzybów (zamiast celulozy roślin).
- Kałamarnicach (gladius — wewnętrzny “szkielet”).
Komercyjne wykorzystanie chityny: opatrunki gojące, suplementy diety (chitozan = pochodna chityny), filtry uzdatniania wody.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „układ oddechowy, tchawica, tchawki, bronchoskopia, białka i polisacharydy strukturalne” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl