Zadanie 13
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: V.7 — układ dokrewny: tarczyca, sprzężenie zwrotne (oś HPT).
Treść zadania
Zadanie 13.
Jod jest niezbędnym składnikiem diety. Ten pierwiastek wchodzi w skład hormonów tarczycy. W razie długotrwałego niedoboru jodu w pożywieniu dochodzi do wzrostu wydzielania z przysadki mózgowej hormonu tyreotropowego (TSH).
Zadanie 13.1. (0–1)
Podaj nazwę przykładowego ludzkiego hormonu zawierającego jod.
Zadanie 13.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w razie długotrwałego niskiego poziomu jodu w organizmie poziom hormonu tyreotropowego (TSH) jest podwyższony. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
13.1. Tyroksyna (T4) lub trójjodotyronina (T3).
Obie są hormonami tarczycy:
- T4 (tyroksyna) — zawiera 4 atomy jodu w cząsteczce. Główna forma wydzielana przez tarczycę (~90% produkcji).
- T3 (trójjodotyronina) — zawiera 3 atomy jodu. Aktywna forma — powstaje głównie z konwersji T4 w tkankach.
Oba są pochodnymi aminokwasu tyrozyny z dołączonymi jodami. Bez jodu — biosynteza niemożliwa.
13.2. Mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego w osi podwzgórze → przysadka → tarczyca:
W zdrowym stanie:
- Podwzgórze produkuje TRH → pobudza przysadkę.
- Przysadka produkuje TSH → pobudza tarczycę.
- Tarczyca produkuje T3/T4 (z jodu).
- Wysokie T3/T4 we krwi HAMUJE wydzielanie TSH (i TRH) → pętla sprzężenia ujemnego stabilizuje poziom hormonów.
Przy niedoborze jodu:
- Jod jest substratem do syntezy T3/T4. Bez jodu tarczyca nie może wyprodukować T3/T4.
- Mimo bodźca TSH, poziom T3/T4 we krwi pozostaje niski.
- Brak hamowania przysadki — niskie T3/T4 nie hamuje TSH.
- Przysadka "dopisuje" więcej TSH, próbując pobudzić tarczycę silniej → TSH rośnie.
- Wzrost TSH stymuluje przerost tarczycy → wole (struma) — tarczyca rośnie próbując zwiększyć produkcję hormonów.
Cykl: niski jod → niskie T3/T4 → brak hamowania → wysokie TSH → przerost tarczycy. Ale bez jodu produkcja T3/T4 i tak pozostaje niska.
Pułapka 13.1 — odpowiedź "T3" lub "T4" bez nazwy. Klucz: tyroksyna lub trójjodotyronina (pełna nazwa) — bezpieczniej.
Pułapka 13.1 — pomylenie z kalcytoniną. Kalcytonina to też hormon tarczycy, ale nie zawiera jodu (peptydowa, reguluje wapń).
Pułapka 13.2 — niewspomnienie kierunku sprzężenia. Klucz: T3/T4 HAMUJE przysadkę (= sprzężenie ujemne). Niski T3/T4 = brak hamowania = wysoki TSH.
Pułapka 13.2 — opisanie tylko jednego kierunku. Trzeba oba: w stanie zdrowym T3/T4 hamuje + przy niedoborze brak hamowania → wzrost TSH.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — oś podwzgórze-przysadka-tarczyca (HPT)
| Hierarchia | Hormon | Funkcja |
|---|---|---|
| Podwzgórze | TRH (thyrotropin-releasing hormone) | Pobudza przysadkę |
| Przysadka mózgowa (przedni płat) | TSH (tyreotropina) | Pobudza tarczycę |
| Tarczyca | T4 (tyroksyna) + T3 (trójjodotyronina) | Wpływa na metabolizm wszystkich tkanek |
| Tkanki obwodowe | (T4 → T3 konwersja przez 5’-dejodynazę) | T3 = forma aktywna w komórkach |
Klucz pojęciowy — sprzężenie zwrotne
Sprzężenie zwrotne ujemne (negative feedback) = produkt hamuje swoją produkcję.
Przykład: T3/T4 we krwi:
- Wysokie T3/T4 → hamują TRH (podwzgórze) i TSH (przysadka) → spadek produkcji.
- Niskie T3/T4 → brak hamowania → wzrost TRH/TSH → wzrost produkcji.
To homeostaza — stabilizacja poziomu hormonu.
Mechanizm: T3/T4 są jodowanymi pochodnymi tyrozyny
Tarczyca pobiera jod z krwi przez NIS (sodium-iodide symporter) — pompa Na/I.
Jod utleniany do I⁺ przez peroksydazę tarczycową (TPO).
Jodowanie reszt tyrozynowych w białku tyreoglobulinie (Tg) → MIT (monojodotyrozyna) lub DIT (dijodotyrozyna).
Sprzężenie: MIT + DIT → T3 lub DIT + DIT → T4.
Wydzielanie: tarczyca przy stymulacji TSH endocytozuje tyreoglobulinę, hydrolizuje ją do T3/T4 → uwalnianie do krwi.
Mechanizm: niedobór jodu → wzrost TSH (13.2)
Normalny stan: jod dostępny → tarczyca produkuje T3/T4 → wysokie T3/T4 we krwi → hamują przysadkę (sprzężenie ujemne) → TSH umiarkowane. Pętla stabilna.
Niedobór jodu: brak substratu do syntezy T3/T4. Mimo bodźca TSH, tarczyca nie może wyprodukować hormonów.
Niski poziom T3/T4 we krwi → brak hamowania przysadki (sprzężenie ujemne nie działa).
Przysadka “myśli”, że T3/T4 jest za mało (i ma rację) → zwiększa wydzielanie TSH próbując mocniej stymulować tarczycę.
Wysokie TSH → przerost tarczycy (wole, struma) — tarczyca rośnie próbując zwiększyć produkcję. Wciąż jednak brakuje substratu (jodu) → pozostaje niedoczynność (hipotyreoza).
Punktacja CKE
- 13.1. 1 pkt — tyroksyna lub trójjodotyronina (T3 / T4 też akceptowane).
- 13.2. 1 pkt — mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego: niski T3/T4 → brak hamowania → wzrost TSH.
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
Niedobór jodu to najczęstsza endokrynopatia świata:
- Wole endemiczne — w regionach z niskim jodem w diecie (góry, daleko od morza). Polska historycznie miała problem (Tatry, Karpaty).
- Kretynizm (kretenizm) — niedobór jodu w ciąży → uszkodzenie mózgu płodu → opóźnienie umysłowe + niski wzrost.
Jodowanie soli kuchennej:
- Od 1937 r. w Polsce sól kuchenna jest obowiązkowo jodowana (KI / KIO₃).
- Skutek: niemal pełna eliminacja wola endemicznego w Polsce.
- Globalnie: ~70% świata używa jodowanej soli.
Czarnobyl 1986 — uwolnienie radioaktywnego ¹³¹I (jod-131). Profilaktyka: tabletki stabilnego jodu (KI) “nasycają” tarczycę → mniej przyswajania radioaktywnego jodu → ochrona przed rakiem tarczycy. W Polsce akcja jodowa 1986 — milionom dzieci podano stabilny jod.
Choroba Hashimoto + Gravesa-Basedowa — najczęstsze autoimmunologiczne choroby tarczycy. Hashimoto: niedoczynność, wzrost TSH. Gravesa: nadczynność, spadek TSH.
Test TSH = podstawowe badanie funkcji tarczycy. TSH ≈ 0,4-4,0 μIU/mL to norma. Powyżej 10 = jawna niedoczynność. Poniżej 0,1 = nadczynność.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „endokrynologia, tarczyca, jod, tyroksyna, TSH, sprzężenie zwrotne ujemne" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl