Zadanie 9
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: V.5 — układ pokarmowy człowieka (wątroba, żółć, trawienie lipidów).
II.3 — metabolizm aminokwasów, deaminacja, mocznik.
II.4 — metabolizm cukrów (glikoliza, glikogeneza).
Treść zadania
Wątroba człowieka uczestniczy w przemianach substancji wchłoniętych w przewodzie pokarmowym. Wytwarza ok. 1200 ml żółci dziennie. Żółć ta jest zagęszczana i magazynowana w pęcherzyku żółciowym. Żółć wspomaga enzymatyczny rozkład lipidów w przewodzie pokarmowym.
Zadanie 9.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę tak, aby zawierała informacje prawdziwe dotyczące procesów zachodzących w wątrobie. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
| Substraty | Proces | Produkty |
|---|---|---|
| aminokwasy | (dekarboksylacja / deaminacja) | ketokwasy + amoniak |
| glukoza | (glikoliza / glikogenogeneza) | glikogen |
Zadanie 9.2. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób żółć wspomaga enzymatyczny rozkład lipidów w przewodzie pokarmowym.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
9.1.
| Substraty | Proces | Produkty |
|---|---|---|
| aminokwasy | deaminacja | ketokwasy + amoniak |
| glukoza | glikogeneza | glikogen |
Uzasadnienia:
- Deaminacja = usunięcie grupy aminowej (-NH₂) z aminokwasu → amoniak (NH₃) + ketokwas (szkielet węglowy). Amoniak jest toksyczny → w wątrobie przekształcany w mocznik (cykl mocznikowy).
- Dekarboksylacja to usunięcie grupy karboksylowej (-COOH) = CO₂. Nie pasuje (produktem byłaby amina, np. histamina z histydyny, nie ketokwas + amoniak).
- Glikogeneza = synteza glikogenu z glukozy (gdy nadmiar glukozy we krwi, po posiłku, pod wpływem insuliny).
- Glikoliza = rozkład glukozy do pirogronianu (cytozol). Produktem nie jest glikogen, więc nie pasuje.
9.2. Mechanizm działania żółci:
Żółć zawiera sole żółciowe (sole kwasów żółciowych: cholan + deoksycholan), które są detergentami (cząsteczki z biegunem hydrofilowym i hydrofobowym). Funkcja:
- Emulgowanie tłuszczów — sole żółciowe rozdrabniają duże krople tłuszczu (które dostały się z pokarmem do jelita) na drobne kropelki (micele) o średnicy <1 μm.
- Wzrost powierzchni kontaktu lipidów z wodą → znacznie większa powierzchnia dostępna dla enzymów trawiących tłuszcze.
- Lipaza trzustkowa (enzym wodny) działa na granicy wody i tłuszczu. Większa powierzchnia kropelek = więcej miejsc działania lipazy → szybsze i efektywniejsze trawienie triacylogliceroli do monoglicerydów + kwasów tłuszczowych.
Bez żółci (np. po usunięciu pęcherzyka żółciowego): tłuszcze pozostają jako duże krople → mała powierzchnia → lipaza działa wolno → niestrawione tłuszcze przechodzą do kału = steatorrhea (tłuszczowy stolec, biegunka tłuszczowa).
Pułapka 9.1 — wybór dekarboksylacji zamiast deaminacji. Klucz: NH₃ (amoniak) w produktach → utracona grupa AMINOWA → deaminacja ("dezami-").
Pułapka 9.1 — wybór glikolizy zamiast glikogenezy. Klucz: produkt = glikogen (polimer glukozy). Glikoliza daje pirogronian, NIE glikogen. Glikogen powstaje przez glikogenezę (syntezę).
Pułapka 9.2 — odpowiedź "żółć rozkłada tłuszcze". FAŁSZ. Żółć NIE jest enzymem — nie ma aktywności katalitycznej. Tylko emulguje (rozdrabnia mechanicznie) → ułatwia działanie lipazy (enzymu trzustki).
Pułapka 9.2 — niewspomnienie powierzchni kontaktu. Klucz: rozdrobnienie zwiększa powierzchnię dostępną dla enzymu → szybsze trawienie. To istota emulgowania.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — funkcje wątroby
| Funkcja | Mechanizm |
|---|---|
| Detoksykacja | Neutralizacja leków, alkoholu, hormonów (cytochrom P450) |
| Metabolizm białek | Deaminacja aminokwasów + synteza białek osocza (albumina, czynniki krzepnięcia) |
| Metabolizm cukrów | Glikogeneza (po posiłku) + glikogenoliza (głód) + glukoneogeneza |
| Metabolizm lipidów | Synteza cholesterolu, lipoprotein (VLDL), kwasów żółciowych |
| Magazynowanie | Glikogen, witaminy A/D/E/K/B12, żelazo |
| Produkcja żółci | Sole żółciowe + bilirubina + cholesterol + fosfolipidy → trawienie tłuszczów |
| Cykl mocznikowy | Detoksykacja amoniaku → mocznik (do wydalenia) |
Mechanizm: deaminacja aminokwasów
Aminokwas pobrany z krwi (po posiłku białkowym) → przekazany do hepatocytów (komórek wątroby).
Transaminacja (przeniesienie grupy NH₂ na ketokwas — najpierw): aminokwas + α-ketoglutaran → ketokwas + glutaminian (przez transaminazy AST, ALT).
Oksydacyjna deaminacja: glutaminian → α-ketoglutaran + NH₃ (amoniak). Enzym: dehydrogenaza glutaminianowa.
Amoniak (toksyczny!) → cykl mocznikowy w wątrobie → mocznik (bezpieczna forma) → wydalany przez nerki.
Ketokwasy → mogą być:
- Spalone w cyklu Krebsa (energia).
- Przekształcone w glukozę (glukoneogeneza).
- Zamienione w tłuszcze (przy nadmiarze).
Mechanizm: glikogeneza
Posiłek: glukoza we krwi wzrasta (np. po jedzeniu makaronu) → trzustka wydziela insulinę.
Insulina aktywuje w hepatocytach:
- Glukokinazę (fosforylacja glukozy → G6P).
- Fosfoglukomutazę (G6P → G1P).
- UDP-glukozy pirofosforylazę (G1P + UTP → UDP-glukoza).
- Syntazę glikogenu (UDP-glukoza dodawana do rosnącego łańcucha glikogenu).
Glikogen = rozgałęziony polimer glukozy, magazynowany w cytoplazmie hepatocytów (do ~10% masy wątroby) i w mięśniach.
Głód: glukoza we krwi maleje → trzustka wydziela glukagon → wątroba aktywuje glikogenolizę (rozkład glikogenu → glukoza → krew).
Mechanizm: trawienie tłuszczów + rola żółci
Po posiłku tłustym tłuszcze (triacyloglicerole) wchodzą do dwunastnicy jako duże krople (1-100 μm).
Hormon CCK (cholecystokinina) z dwunastnicy stymuluje pęcherzyk żółciowy do uwolnienia żółci.
Sole żółciowe (głównie cholan i deoksycholan) działają jako detergenty = mają biegun hydrofilowy (rozpuszczalny w wodzie) i biegun hydrofobowy (rozpuszczalny w tłuszczu).
Emulgowanie: sole żółciowe otaczają krople tłuszczu → mechanicznie rozdrabniają na micele (poniżej 1 μm). Powstaje emulsja stabilizowana.
Wzrost powierzchni kontaktu ~10000× — z 1 cm² (duża kropla) do ~10000 cm² (małe kropelki).
Lipaza trzustkowa (enzym hydrofilowy) działa na granicy woda/tłuszcz. Większa powierzchnia = więcej miejsc działania = szybsze trawienie triacylogliceroli → monoglicerydy + 2 kwasy tłuszczowe.
Produkty (monoglicerydy, kwasy tłuszczowe) wchłonięte przez enterocyty jelita cienkiego → resyntezowane → chylomikrony → limfa → krew.
Bez żółci — co się dzieje?
Po usunięciu pęcherzyka żółciowego (cholecystektomia):
- Wątroba wciąż produkuje żółć, ale nie magazynowana.
- Żółć stale małymi ilościami płynie do dwunastnicy.
- Po tłustym posiłku → niewystarczająca ilość żółci → niepełne emulgowanie → niestrawione tłuszcze → biegunki tłuszczowe, niedobór witamin A/D/E/K (lipofilnych).
Leczenie: dieta niskotłuszczowa, suplementacja witamin lipofilnych.
Punktacja CKE
- 9.1. 1 pkt — obie odpowiedzi (deaminacja + glikogeneza).
- 9.2. 1 pkt — wskazanie emulgowania + wzrostu powierzchni kontaktu → ułatwione działanie lipazy.
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
Wątroba to największy gruczoł ciała człowieka (~1,5 kg) — “fabryka chemiczna”:
- ~500 funkcji metabolicznych.
- Regeneruje się — możliwa transplantacja części wątroby (lobectomy, living donor liver transplant). Wątroba odrasta do pełnej masy w kilka miesięcy.
Choroby wątroby:
- Wirusowe zapalenie wątroby (WZW typu A/B/C) — szczepionki na A i B.
- Marskość — zwłóknienie wątroby (alkohol, otyłość, wirusy).
- Stłuszczenie wątroby (NAFLD) — coraz częstsze (epidemia otyłości).
- Rak wątroby (HCC, hepatocellular carcinoma).
Cykl mocznikowy — odkryty przez Hansa Krebsa (Nobel 1953). Pierwszy odkryty cykl biochemiczny (zanim Krebs zajął się drugim cyklem — cyklem cytrynianowym = “cykl Krebsa”).
Kamica żółciowa — najczęstsza patologia pęcherzyka żółciowego. Cholesterol krystalizuje w żółci → kamienie. Leczenie: cholecystektomia (usunięcie pęcherzyka, ~600 000 operacji rocznie w USA).
Witaminy lipofilne (A, D, E, K) wymagają żółci do wchłonięcia. Niedobór witaminy K = problemy z krzepnięciem krwi (krwawienia). Suplementacja u noworodków (witamina K iniekcyjnie zaraz po porodzie) zapobiega chorobom krwotocznym.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „anatomia człowieka, wątroba, żółć, deaminacja, glikogeneza, lipidy" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl