Zadanie 10
Matura z biologii, maj 2025, poziom rozszerzony
Wymaganie: XI. Funkcjonowanie zwierząt. 2. […] 6) Regulacja nerwowa. Zdający: a) wyjaśnia istotę powstawania i przewodzenia impulsu nerwowego; wykazuje związek między budową neuronu a przewodzeniem impulsu nerwowego; b) przedstawia działanie synapsy chemicznej, uwzględniając rolę przekaźników chemicznych; podaje przykłady tych neuroprzekaźników.
Treść zadania
Na poniższym schemacie przedstawiono synapsę między neuronem ruchowym a włóknem mięśnia szkieletowego człowieka. W szczelinie synaptycznej znajduje się enzym — acetylocholinesteraza, który rozkłada acetylocholinę do octanu i choliny.
Schemat: neuron → acetylocholina → szczelina synaptyczna z acetylocholinesterazą → receptor dla acetylocholiny na włóknie mięśniowym → cholina i octan jako produkty rozkładu.
Wytwarzane przez sinice toksyny: anatoksyna-a i guanitoksyna, zaburzają działanie synapsy nerwowo-mięśniowej. Anatoksyna-a naśladuje działanie acetylocholiny — łączy się z receptorami w błonie postsynaptycznej i je aktywuje, jednak w przeciwieństwie do acetylocholiny nie jest degradowana przez acetylocholinesterazę, chociaż wiąże się odwracalnie z jej miejscem aktywnym. Guanitoksyna trwale wiąże się z miejscem aktywnym acetylocholinesterazy i blokuje działanie cząsteczki enzymu.
Aksony neuronów ruchowych docierających do mięśni szkieletowych człowieka są okryte osłonką mielinową.
Na podstawie: D.U. Silverthorn, Fizjologia człowieka. Zintegrowane podejście, Warszawa 2018; A. Sierosławska, Anatoksyna-a — chemizm, występowanie, efekty działania, „Kosmos” 61(3), 2012; Schemat: Lecturio GmbH (www.lecturio.com).
Zadanie 10.1. (0-2)
Uzupełnij tabelę — określ efekty działania anatoksyny-a i guanitoksyny. W odpowiednie komórki tabeli wpisz literę T (tak), jeśli dany efekt występuje, albo N (nie) — jeśli nie występuje.
| Efekt działania | Anatoksyna-a | Guanitoksyna |
|---|---|---|
| spowolnienie rozkładu acetylocholiny w szczelinie synaptycznej | ||
| rozluźnienie włókien mięśniowych i zwiotczenie mięśni |
Zadanie 10.2. (0-1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1. albo 2.
Osłonka mielinowa wokół aksonu neuronu ruchowego
| A. | przyśpiesza | przewodzenie potencjału czynnościowego | 1. | pełni funkcję izolatora elektrycznego, co zapewnia skokowe przewodzenie potencjału czynnościowego między przewężeniami Ranviera. |
| B. | spowalnia | wzdłuż aksonu, ponieważ mielina | 2. | sprawia, że potencjał czynnościowy jest przewodzony w sposób ciągły — w jego przewodzeniu jest zaangażowana błona komórkowa aksonu na całej swojej długości. |
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2505. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
10.1. Tabela efektów:
| Efekt | Anatoksyna-a | Guanitoksyna |
|---|---|---|
| Spowolnienie rozkładu acetylocholiny w szczelinie synaptycznej | T | T |
| Rozluźnienie włókien mięśniowych i zwiotczenie mięśni | N | N |
Punktacja: 2 pkt — dwa wiersze poprawnie; 1 pkt — jeden wiersz albo jedna kolumna poprawnie.
Wyjaśnienie:
- Anatoksyna-a wiąże się odwracalnie z miejscem aktywnym acetylocholinesterazy, więc konkuruje z acetylocholiną o enzym → rozkład acetylocholiny jest spowolniony. Dodatkowo sama aktywuje receptory i nie jest rozkładana.
- Guanitoksyna trwale blokuje acetylocholinesterazę → acetylocholina nie jest rozkładana → rozkład spowolniony / zatrzymany.
- Obie toksyny powodują nadmierne, przedłużone pobudzanie włókien mięśniowych (anatoksyna-a aktywuje receptory; guanitoksyna pozostawia acetylocholinę w szczelinie) — nie prowadzą do rozluźnienia i zwiotczenia mięśni (zgodnie z zasadami oceniania: N, N).
10.2. — A1. Osłonka mielinowa przyspiesza przewodzenie, ponieważ pełni funkcję izolatora elektrycznego, co zapewnia skokowe (saltatorne) przewodzenie potencjału czynnościowego między przewężeniami Ranviera.
Pułapka 10.1 — przeoczenie, że anatoksyna-a również spowalnia rozkład acetylocholiny: według tekstu wiąże się odwracalnie z miejscem aktywnym acetylocholinesterazy, więc zajmuje enzym. Guanitoksyna blokuje enzym trwale. Zgodnie z zasadami oceniania w pierwszym wierszu obie odpowiedzi to T.
Pułapka 10.1 — pobudzenie vs zwiotczenie. Obie toksyny nasilają i przedłużają pobudzanie receptorów (ciągła stymulacja), więc w tabeli „rozluźnienie i zwiotczenie” to N. Zwiotczenie powodują substancje blokujące receptory (np. kurara).
Pułapka 10.2 — opcja B2 (mielina spowalnia, bo cała błona aktywna). To odwrotność — mielina przyspiesza dzięki skokowemu przewodzeniu między przewężeniami Ranviera.
Strony arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — synapsa nerwowo-mięśniowa
Normalna sekwencja:
- Potencjał czynnościowy dociera do zakończenia aksonu.
- Acetylocholina uwalniana z pęcherzyków → szczelina synaptyczna.
- Acetylocholina wiąże się z receptorami nikotynowymi na włóknie mięśniowym.
- Aktywacja receptorów → wpływ Na⁺ → potencjał czynnościowy mięśnia → skurcz.
- Acetylocholinesteraza rozkłada acetylocholinę → cholina + octan.
- Acetylocholina znika ze szczeliny → receptory przestają być pobudzane → mięsień się rozkurcza.
- Cholina jest wychwytywana przez zakończenie neuronu → synteza nowej acetylocholiny.
Mechanizmy działania toksyn
| Toksyna | Cel | Skutek |
|---|---|---|
| Anatoksyna-a | Receptory dla acetylocholiny (i odwracalnie miejsce aktywne acetylocholinesterazy) | Naśladuje acetylocholinę, nie jest rozkładana → przedłużone pobudzanie |
| Guanitoksyna | Acetylocholinesteraza | Trwale blokuje enzym → acetylocholina się nie rozkłada → przedłużone pobudzanie |
| Kurara | Receptory acetylocholinowe | Blokuje receptory → brak aktywacji → zwiotczenie |
| Toksyna botulinowa | Uwalnianie acetylocholiny | Hamuje wydzielanie → brak sygnału → zwiotczenie |
Analiza zadania 10.1
Anatoksyna-a + spowolnienie rozkładu acetylocholiny: TAK (zasady oceniania: T).
Według tekstu anatoksyna-a wiąże się odwracalnie z miejscem aktywnym acetylocholinesterazy, a sama nie jest przez nią degradowana — zajmuje więc enzym, który w tym czasie nie rozkłada acetylocholiny.
Guanitoksyna + spowolnienie rozkładu acetylocholiny: TAK.
Guanitoksyna trwale blokuje acetylocholinesterazę → enzym nie pracuje → acetylocholina utrzymuje się w szczelinie → jej rozkład jest spowolniony / zahamowany.
Anatoksyna-a + rozluźnienie mięśni: NIE.
Anatoksyna stymuluje receptory i nie jest rozkładana → przedłużone pobudzanie włókien. NIE rozluźnia.
Guanitoksyna + rozluźnienie mięśni: NIE.
Acetylocholina pozostaje w szczelinie → ciągła stymulacja receptorów. NIE rozluźnia.
Analiza zadania 10.2 — mielina
Mielina to lipidowa osłonka aksonu wytwarzana przez:
- Komórki Schwanna (system obwodowy).
- Oligodendrocyty (system centralny).
Przewężenia Ranviera = miejsca bez mieliny, gdzie błona aksonu jest “odsłonięta”.
Mechanizm przewodzenia skokowego (saltatornego):
- Potencjał czynnościowy powstaje w przewężeniu Ranviera (gdzie są kanały Na⁺).
- Prąd przepływa wzdłuż mielinowanej części aksonu (mielina = izolator, niska pojemność).
- Potencjał “skacze” do następnego przewężenia Ranviera.
- W kolejnym Ranviera powstaje nowy potencjał czynnościowy.
Efekt: przewodzenie w aksonie z osłonką mielinową jest znacznie szybsze niż w aksonie bez osłonki o podobnej średnicy.
→ Mielina przyspiesza przewodzenie (A) dzięki izolatorowej funkcji + skokom między Ranviera (1).
Punktacja CKE
- 10.1. 2 pkt — poprawnie dwa wiersze tabeli; 1 pkt — poprawnie jeden wiersz LUB jedna kolumna.
- 10.2. 1 pkt — A1.
Po co to umieć
Mielina i jej choroby:
- Stwardnienie rozsiane (SM) — autoimmunologiczne niszczenie mieliny w ośrodkowym układzie nerwowym. Prowadzi do spowolnienia / przerw w przewodzeniu → m.in. niedowłady, zaburzenia widzenia.
Toksyna botulinowa — hamuje uwalnianie acetylocholiny, więc powoduje porażenie wiotkie; w medycynie estetycznej używana do osłabiania mięśni mimicznych.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „neurofizjologia, synapsa nerwowo-mięśniowa, neurotoksyny, mielina” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl