Zadanie 10
Matura z biologii, maj 2025, poziom rozszerzony
Wymaganie: V.6 — neurofizjologia, synapsa, mielina, przewodzenie saltatorne.
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 gwanitoksyna, 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 z jej 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. Sieroslawska, 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 gwanitoksyny. W odpowiednie komórki tabeli wpisz literę T (tak), jeśli dany efekt występuje, albo N (nie) — jeśli nie występuje.
| Efekt działania | Anatoksyna-a | Gwanitoksyna |
|---|---|---|
| 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. | przyspiesza | 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 | Gwanitoksyna |
|---|---|---|
| Spowolnienie rozkładu acetylocholiny w szczelinie synaptycznej | NIE | TAK |
| Rozluźnienie włókien mięśniowych i zwiotczenie mięśni | NIE | NIE |
Wyjaśnienie:
- Anatoksyna-a nie blokuje acetylocholinesterazy → acetylocholina jest normalnie degradowana. Toksyna wpływa bezpośrednio na receptory, nie na rozkład acetylocholiny.
- Gwanitoksyna blokuje acetylocholinesterazę → acetylocholina nie jest rozkładana → rozkład spowolniony / zatrzymany.
- Oba toksyny powodują ciągłą stymulację mięśni (anatoksyna-a aktywuje receptory; gwanitoksyna pozostawia acetylocholinę w szczelinie). Skutek: stały skurcz / paraliż w skurczu, NIE rozluźnienie.
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 — pomylenie efektu toksyn. Anatoksyna-a NIE wpływa na rozkład acetylocholiny (działa bezpośrednio na receptory). Gwanitoksyna blokuje enzym → spowalnia rozkład acetylocholiny.
Pułapka 10.1 — paraliż w skurczu vs zwiotczenie. Obie toksyny powodują paraliż w skurczu (ciągła stymulacja). Zwiotczenie powodują inne toksyny (np. kurara = blokuje receptory).
Pułapka 10.2 — opcja B2 (mielina spowalnia, bo cała błona aktywna). To odwrotność — mielina przyspiesza dzięki skokom między 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 → choline + octan.
- Receptory się “wyczerpują” → mięsień się rozluźnia.
- Choline wraca do neuronu → produkcja nowej acetylocholiny.
Mechanizmy działania toksyn
| Toksyna | Cel | Skutek |
|---|---|---|
| Anatoksyna-a | Receptory acetylocholinowe | Naśladuje acetylocholinę → aktywacja → ciągły skurcz |
| Gwanitoksyna | Acetylocholinesteraza | Blokuje enzym → acetylocholina się nie rozkłada → ciągły skurcz |
| 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: NIE.
Anatoksyna NIE wpływa na enzym (acetylocholinesteraza), tylko na receptory. Acetylocholina jest normalnie rozkładana. Sama anatoksyna ulega samodegradacji — to inna sprawa.
Gwanitoksyna + spowolnienie rozkładu acetylocholiny: TAK.
Gwanitoksyna blokuje acetylocholinesterazę → enzym nie pracuje → acetylocholina utrzymuje się w szczelinie → jej rozkład jest spowolniony / zahamowany.
Anatoksyna-a + rozluźnienie mięśni: NIE.
Anatoksyna stymuluje receptory stale → ciągły skurcz / paraliż w skurczu. NIE rozluźnia.
Gwanitoksyna + rozluźnienie mięśni: NIE.
Acetylocholina pozostaje w szczelinie → ciągła stymulacja receptorów → ciągły skurcz / paraliż w skurczu. 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: prędkość przewodzenia wzrasta z ~1 m/s (akson bez mieliny) do ~100 m/s (akson z mieliną). To 30-100× szybciej.
→ Mielina przyspiesza przewodzenie (A) dzięki izolatorowej funkcji + skokom między Ranviera (1).
Punktacja CKE
- 10.1. 2 pkt — wszystkie 4 odpowiedzi; 1 pkt — 2-3.
- 10.2. 1 pkt — A1.
Po co to umieć
Mielina i jej choroby:
- Stwardnienie rozsiane (SM) — autoimmunologiczne niszczenie mieliny w mózgu. Prowadzi do spowolnienia / przerw w przewodzeniu → niedowłady, zaburzenia widzenia.
- Choroba Charcot-Marie-Tooth — genetyczna, niszczenie mieliny obwodowej.
Botoks (toksyna botulinowa) — używany kosmetycznie do paraliżowania mięśni mimicznych (wygładzanie zmarszczek). Mechanizm: paraliż wiotki przez hamowanie acetylocholiny.
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