Zadanie 13
Matura z biologii, maj 2024, poziom rozszerzony
Wymaganie: I. Chemizm życia. 1. Składniki nieorganiczne. Zdający: 2) przedstawia znaczenie biologiczne wybranych mikroelementów [jod].
XI. Funkcjonowanie zwierząt. 2. […] 5) Regulacja hormonalna. Zdający: b) podaje lokalizacje gruczołów dokrewnych człowieka i wymienia hormony przez nie produkowane; d) wyjaśnia mechanizm sprzężenia zwrotnego ujemnego na osi podwzgórze – przysadka – gruczoł (hormony tarczycy […]).
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.
- 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. Przy jego niedoborze tarczyca wytwarza zbyt mało T3/T4 (synteza jest ograniczona, a nie całkowicie zatrzymana — zasady oceniania nie uznają odpowiedzi o zupełnym braku syntezy).
- Mimo bodźca TSH, poziom T3/T4 we krwi pozostaje niski.
- Brak hamowania przysadki — niskie T3/T4 nie hamuje TSH.
- Przysadka wydziela 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.
Uwaga 13.1 — zasady oceniania uznają m.in. „tyroksyna”, „T4”, „trójjodotyronina”, „T3”, „jodotyronina”, ale nie uznają „tyronina” (nie zawiera jodu).
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 — niepełne wyjaśnienie. Zasady oceniania wymagają dwóch elementów: tarczyca wydziela niedostateczną ilość hormonów oraz z tego powodu słabnie zwrotne hamowanie wydzielania 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 jodek z krwi przez NIS — symporter Na⁺/I⁻.
Jodek jest utleniany 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: za mało substratu do syntezy T3/T4. Mimo bodźca TSH tarczyca wytwarza za mało hormonów (synteza jest ograniczona, a nie całkowicie zatrzymana).
Niski poziom T3/T4 we krwi → słabe hamowanie przysadki i podwzgórza w ramach sprzężenia zwrotnego ujemnego.
Przysadka zwiększa wydzielanie TSH.
Długotrwale wysokie TSH → powiększenie tarczycy (wole). Jodu nadal brakuje, więc może rozwinąć się niedoczynność tarczycy (hipotyreoza).
Punktacja CKE
- 13.1. 1 pkt — np. tyroksyna (T4), trójjodotyronina (T3), jodotyronina.
- 13.2. 1 pkt — za mało hormonów tarczycy oraz związane z tym ograniczenie zwrotnego hamowania wydzielania TSH.
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
Skutki niedoboru jodu:
- Wole endemiczne — w regionach, gdzie w diecie jest mało jodu.
- Niedobór jodu w ciąży może uszkodzić rozwijający się mózg płodu (w ciężkich przypadkach — kretynizm: niepełnosprawność intelektualna i niski wzrost).
Profilaktyka: jodowanie soli kuchennej (jodkiem lub jodanem potasu).
Czarnobyl 1986 — uwolnienie radioaktywnego jodu-131. Podanie stabilnego jodu „wysyca” tarczycę, przez co pochłania ona mniej jodu radioaktywnego; w Polsce w 1986 r. podano go milionom dzieci.
Choroba Hashimoto i choroba Gravesa-Basedowa — autoimmunologiczne choroby tarczycy. Hashimoto: niedoczynność, wysokie TSH. Graves-Basedow: nadczynność, niskie TSH.
Badanie TSH jest podstawowym badaniem czynności tarczycy (zakresy norm podaje laboratorium).
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