{"id":"biologia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad/2.1","paper_id":"biologia-2016-maj-matura-rozszerzona","number":"2.1","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2016,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 2.1. (0-1)\nNa przykładzie wytwarzania syntazy ATP uzasadnij, że mitochondria są organellami\npółautonomicznymi.","answer":null,"answer_text":"2.1. (0-1)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja.\nZdający objaśnia i komentuje informacje\n[…], formułuje i przedstawia opinie\nzwiązane z omawianymi zagadnieniami\nbiologicznymi, dobierając racjonalne\nargumenty.\nIV. Poszukiwanie, wykorzystanie\ni tworzenie informacji. Zdający odczytuje\n[…] i przetwarza informacje.\nII. Budowa i funkcjonowanie komórki.\nZdający:\n4) opisuje budowę i funkcje mitochondriów\n[…], podaje argumenty na rzecz ich\nendosymbiotycznego pochodzenia.\nSchemat punktowania\n1 p. - za prawidłowe uzasadnienie, odnoszące się do widocznego na schemacie kodowania\nczęści białek budujących syntazę ATP przez geny występujące w DNA jądrowym lub\nw DNA mitochondrialnym.\n0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\nMitochondria są organellami półautonomicznymi, ponieważ:\n• pomimo własnego DNA i obecności rybosomów, część białek budujących syntazę ATP\njest kodowana poza genomem mitochondrialnym (przez genom jądrowy i syntetyzowana\njest w cytoplazmie).\n• część białek tego kompleksu enzymatycznego jest syntezowana w cytoplazmie.\n• tylko część białek budujących syntazę ATP jest kodowana przez genom mitochondrialny.\nUwaga:\nNie uznaje się odpowiedzi ogólnych, nieodnoszących się do syntazy ATP, a podających\njedynie definicję organellów półautonomicznych.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\nMitochondria są **półautonomiczne**, ponieważ syntaza ATP jest kodowana **częściowo przez mitochondrialny DNA** (podjednostki syntetyzowane wewnątrz mitochondrium na własnych rybosomach) oraz **częściowo przez jądrowy DNA** (podjednostki syntetyzowane w cytoplazmie, a następnie transportowane do mitochondrium). Mitochondria mają więc własny aparat genetyczny i translacyjny, ale nie są samodzielne - zależą od genomu jądrowego.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku\n\n**Krok 1 - Autonomia mitochondrium:**\nMitochondrium posiada **własne DNA** (kolisty, niewielki chromosom) oraz **własne rybosomy** (70S, podobne do prokariotycznych). Dzięki temu może samodzielnie przeprowadzać transkrypcję i translację wybranych genów. W przykładzie ze schematu - część podjednostek syntazy ATP jest kodowana przez mtDNA i syntetyzowana wewnątrz mitochondrium.\n\n→ To dowód **autonomii**: mitochondrium nie potrzebuje jądra do syntezy tych białek.\n\n**Krok 2 - Zależność od jądra komórkowego:**\nJednak **większość podjednostek syntazy ATP** jest kodowana przez **DNA jądrowe**. Geny te ulegają transkrypcji w jądrze → mRNA trafia do cytoplazmy → translacja na rybosomach cytoplazmatycznych (80S) → gotowe białka są transportowane do mitochondrium i wbudowywane w kompleks syntazy ATP w błonie wewnętrznej.\n\n→ To dowód **braku pełnej autonomii**: mitochondrium nie może funkcjonować bez informacji genetycznej z jądra.\n\n**Wniosek:**\nSyntaza ATP = produkt **dwóch genomów** (mtDNA + jądrowy DNA) + **dwóch układów translacji** (rybosomy mitochondrialne + cytoplazmatyczne). Mitochondrium jest więc **półautonomiczne** - posiada własny aparat genetyczny, ale nie może istnieć bez wsparcia jądra komórkowego.\n\n## Sposób 2 - Definicja + weryfikacja przez schemat\n\n**Definicja półautonomii:**\nOrganellum półautonomiczne = takie, które:\n- ✅ **MA** własne DNA i własne rybosomy → może samodzielnie kodować i syntetyzować CZĘŚĆ białek\n- ❌ **NIE MA** pełnego genomu → nie może samodzielnie wyprodukować WSZYSTKICH potrzebnych białek\n\n**Weryfikacja przez schemat:**\n\n| Element syntazy ATP | Skąd informacja? | Gdzie synteza? |\n| Część podjednostek | mtDNA | Rybosomy w macierzy mitochondrialnej |\n| Pozostałe podjednostki | DNA jądrowe | Rybosomy cytoplazmatyczne → transport do mitochondrium |\n\n**Uzasadnienie:**\nSkoro jeden i ten sam kompleks białkowy (syntaza ATP) jest wytwarzany jednocześnie przez **własny aparat genetyczny mitochondrium** I przez **aparat genetyczny jądra**, to mitochondrium spełnia dokładnie definicję organellum półautonomicznego: częściowo niezależne, częściowo zależne od jądra.\n\n## Sposób 3 - Argument ewolucyjny (teoria endosymbiozy)\n\nMitochondria są półautonomiczne, bo **ewolucyjnie wywodzą się z wolno żyjących α-proteobakterii** (teoria endosymbiozy Lynn Margulis). W toku ewolucji większość genów bakteryjnych \"przeszła\" do genomu jądrowego komórki gospodarza - proces zwany **transferem genów do jądra**. Pozostało jedynie ~37 genów w mtDNA człowieka (kodują m.in. kilka podjednostek syntazy ATP, rRNA, tRNA).\n\nW efekcie syntaza ATP = \"skamieniałość\" tego procesu:\n- Podjednostki kodowane przez mtDNA → **relikt autonomii bakteryjnego przodka**\n- Podjednostki kodowane przez jądro → **efekt transferu genów** do genomu gospodarza\n\n→ Mitochondrium \"na wpół\" zachowało swoją dawną niezależność = półautonomia.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> **1 pkt** - za uzasadnienie odnoszace sie do widocznego na schemacie kodowania **czesci bialek** budujacych syntaze ATP przez geny w DNA jadrowym lub w DNA mitochondrialnym (czesc podjednostek kodowana poza genomem mitochondrialnym i syntetyzowana w cytoplazmie).\n>\n> **0 pkt** - odpowiedz niespelniajaca wymagan lub brak odpowiedzi.\n>\n> CKE nie uznaje odpowiedzi ogolnych, nieodnoszacych sie do syntazy ATP, podajacych jedynie definicje organellow polautonomicznych.\n\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - wystarczy znajomość mechanizmów biologii komórki (struktura mitochondrium, przepływ informacji genetycznej, endosymbioza). Karta wzorów nie zawiera wzorów dotyczących półautonomii organelli.\n\nJednak warto wiedzieć, że karta zawiera **str. 4** - hydrolizę \\(\\ce{ATP -> ADP + P_i}\\) - przydatną jeśli pytanie dotyczyłoby samego procesu fosforylacji oksydacyjnej.\n\n## Częste błędne odpowiedzi\n\n| Błędna odpowiedź | Dlaczego CKE nie uzna |\n| \"Mitochondria mają własne DNA, dlatego są półautonomiczne\" | Za ogólne - brakuje wyjaśnienia CO oznacza \"półautonomia\", czyli zależności od jądra; sama autonomia to nie półautonomia |\n| \"Mitochondria sami produkują ATP, więc są niezależne\" | Błąd merytoryczny - syntaza ATP ≠ ATP; poza tym argument wskazuje na autonomię, nie półautonomię |\n| \"Część białek pochodzi z jądra, więc mitochondria są zależne\" | Niekompletne - brakuje drugiej strony (własny DNA i rybosomy = częściowa autonomia) |\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Pułapka 1:** Mylenie **syntazy ATP** (enzym produkujący ATP) z **samym ATP**. Zadanie pyta o syntezę *białka*, nie o syntezę cząsteczki ATP - zupełnie inny poziom organizacji!\n\n> ⚠️ **Pułapka 2:** Pisanie tylko o autonomii (\"mitochondria mają DNA\") bez wyjaśnienia **zależności od jądra** - to za mało na 1 pkt. Klucz wymaga OBU stron medalu.\n\n> ⚠️ **Pułapka 3:** Błędne twierdzenie, że rybosomy mitochondrialne to **80S** (jak cytoplazmatyczne). Mitochondrialne rybosomy to **70S** (jak prokariotyczne) - to jeden z dowodów endosymbiotycznego pochodzenia mitochondriów.\n\n> ⚠️ **Pułapka 4:** Stwierdzenie, że mitochondria są **w pełni autonomiczne** - nigdy! Ich własny DNA koduje tylko ułamek potrzebnych białek; wszystkie pozostałe (w tym większość podjednostek syntazy ATP, białka importu, białka strukturalne błon) są kodowane przez jądro.","image":"img/biologia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad-2.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":3,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2016 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 2.1. (0-1)<br>Na przykładzie wytwarzania syntazy ATP uzasadnij, że mitochondria są organellami<br>półautonomicznymi.</p>","answer_text_html":"<p>2.1. (0-1)<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>V. Rozumowanie i argumentacja.<br>Zdający objaśnia i komentuje informacje<br>[…], formułuje i przedstawia opinie<br>związane z omawianymi zagadnieniami<br>biologicznymi, dobierając racjonalne<br>argumenty.<br>IV. Poszukiwanie, wykorzystanie<br>i tworzenie informacji. Zdający odczytuje<br>[…] i przetwarza informacje.<br>II. Budowa i funkcjonowanie komórki.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>opisuje budowę i funkcje mitochondriów</li></ol>\n<p>[…], podaje argumenty na rzecz ich<br>endosymbiotycznego pochodzenia.<br>Schemat punktowania<br>1 p. - za prawidłowe uzasadnienie, odnoszące się do widocznego na schemacie kodowania<br>części białek budujących syntazę ATP przez geny występujące w DNA jądrowym lub<br>w DNA mitochondrialnym.<br>0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>Mitochondria są organellami półautonomicznymi, ponieważ:<br>• pomimo własnego DNA i obecności rybosomów, część białek budujących syntazę ATP<br>jest kodowana poza genomem mitochondrialnym (przez genom jądrowy i syntetyzowana<br>jest w cytoplazmie).<br>• część białek tego kompleksu enzymatycznego jest syntezowana w cytoplazmie.<br>• tylko część białek budujących syntazę ATP jest kodowana przez genom mitochondrialny.<br>Uwaga:<br>Nie uznaje się odpowiedzi ogólnych, nieodnoszących się do syntazy ATP, a podających<br>jedynie definicję organellów półautonomicznych.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p>Mitochondria są <strong>półautonomiczne</strong>, ponieważ syntaza ATP jest kodowana <strong>częściowo przez mitochondrialny DNA</strong> (podjednostki syntetyzowane wewnątrz mitochondrium na własnych rybosomach) oraz <strong>częściowo przez jądrowy DNA</strong> (podjednostki syntetyzowane w cytoplazmie, a następnie transportowane do mitochondrium). Mitochondria mają więc własny aparat genetyczny i translacyjny, ale nie są samodzielne - zależą od genomu jądrowego.</p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku</h4>\n<p><strong>Krok 1 - Autonomia mitochondrium:</strong><br>Mitochondrium posiada <strong>własne DNA</strong> (kolisty, niewielki chromosom) oraz <strong>własne rybosomy</strong> (70S, podobne do prokariotycznych). Dzięki temu może samodzielnie przeprowadzać transkrypcję i translację wybranych genów. W przykładzie ze schematu - część podjednostek syntazy ATP jest kodowana przez mtDNA i syntetyzowana wewnątrz mitochondrium.</p>\n<p>→ To dowód <strong>autonomii</strong>: mitochondrium nie potrzebuje jądra do syntezy tych białek.</p>\n<p><strong>Krok 2 - Zależność od jądra komórkowego:</strong><br>Jednak <strong>większość podjednostek syntazy ATP</strong> jest kodowana przez <strong>DNA jądrowe</strong>. Geny te ulegają transkrypcji w jądrze → mRNA trafia do cytoplazmy → translacja na rybosomach cytoplazmatycznych (80S) → gotowe białka są transportowane do mitochondrium i wbudowywane w kompleks syntazy ATP w błonie wewnętrznej.</p>\n<p>→ To dowód <strong>braku pełnej autonomii</strong>: mitochondrium nie może funkcjonować bez informacji genetycznej z jądra.</p>\n<p><strong>Wniosek:</strong><br>Syntaza ATP = produkt <strong>dwóch genomów</strong> (mtDNA + jądrowy DNA) + <strong>dwóch układów translacji</strong> (rybosomy mitochondrialne + cytoplazmatyczne). Mitochondrium jest więc <strong>półautonomiczne</strong> - posiada własny aparat genetyczny, ale nie może istnieć bez wsparcia jądra komórkowego.</p>\n<h4>Sposób 2 - Definicja + weryfikacja przez schemat</h4>\n<p><strong>Definicja półautonomii:</strong><br>Organellum półautonomiczne = takie, które:</p>\n<ul><li>✅ <strong>MA</strong> własne DNA i własne rybosomy → może samodzielnie kodować i syntetyzować CZĘŚĆ białek</li><li>❌ <strong>NIE MA</strong> pełnego genomu → nie może samodzielnie wyprodukować WSZYSTKICH potrzebnych białek</li></ul>\n<p><strong>Weryfikacja przez schemat:</strong></p>\n<p>| Element syntazy ATP | Skąd informacja? | Gdzie synteza? |<br>| Część podjednostek | mtDNA | Rybosomy w macierzy mitochondrialnej |<br>| Pozostałe podjednostki | DNA jądrowe | Rybosomy cytoplazmatyczne → transport do mitochondrium |</p>\n<p><strong>Uzasadnienie:</strong><br>Skoro jeden i ten sam kompleks białkowy (syntaza ATP) jest wytwarzany jednocześnie przez <strong>własny aparat genetyczny mitochondrium</strong> I przez <strong>aparat genetyczny jądra</strong>, to mitochondrium spełnia dokładnie definicję organellum półautonomicznego: częściowo niezależne, częściowo zależne od jądra.</p>\n<h4>Sposób 3 - Argument ewolucyjny (teoria endosymbiozy)</h4>\n<p>Mitochondria są półautonomiczne, bo <strong>ewolucyjnie wywodzą się z wolno żyjących α-proteobakterii</strong> (teoria endosymbiozy Lynn Margulis). W toku ewolucji większość genów bakteryjnych &quot;przeszła&quot; do genomu jądrowego komórki gospodarza - proces zwany <strong>transferem genów do jądra</strong>. Pozostało jedynie ~37 genów w mtDNA człowieka (kodują m.in. kilka podjednostek syntazy ATP, rRNA, tRNA).</p>\n<p>W efekcie syntaza ATP = &quot;skamieniałość&quot; tego procesu:</p>\n<ul><li>Podjednostki kodowane przez mtDNA → <strong>relikt autonomii bakteryjnego przodka</strong></li><li>Podjednostki kodowane przez jądro → <strong>efekt transferu genów</strong> do genomu gospodarza</li></ul>\n<p>→ Mitochondrium &quot;na wpół&quot; zachowało swoją dawną niezależność = półautonomia.</p>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<blockquote><strong>1 pkt</strong> - za uzasadnienie odnoszace sie do widocznego na schemacie kodowania <strong>czesci bialek</strong> budujacych syntaze ATP przez geny w DNA jadrowym lub w DNA mitochondrialnym (czesc podjednostek kodowana poza genomem mitochondrialnym i syntetyzowana w cytoplazmie).<br><br><strong>0 pkt</strong> - odpowiedz niespelniajaca wymagan lub brak odpowiedzi.<br><br>CKE nie uznaje odpowiedzi ogolnych, nieodnoszacych sie do syntazy ATP, podajacych jedynie definicje organellow polautonomicznych.</blockquote>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<p>W tym zadaniu <strong>nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów</strong> - wystarczy znajomość mechanizmów biologii komórki (struktura mitochondrium, przepływ informacji genetycznej, endosymbioza). Karta wzorów nie zawiera wzorów dotyczących półautonomii organelli.</p>\n<p>Jednak warto wiedzieć, że karta zawiera <strong>str. 4</strong> - hydrolizę \\(\\ce{ATP -&gt; ADP + P_i}\\) - przydatną jeśli pytanie dotyczyłoby samego procesu fosforylacji oksydacyjnej.</p>\n<h4>Częste błędne odpowiedzi</h4>\n<p>| Błędna odpowiedź | Dlaczego CKE nie uzna |<br>| &quot;Mitochondria mają własne DNA, dlatego są półautonomiczne&quot; | Za ogólne - brakuje wyjaśnienia CO oznacza &quot;półautonomia&quot;, czyli zależności od jądra; sama autonomia to nie półautonomia |<br>| &quot;Mitochondria sami produkują ATP, więc są niezależne&quot; | Błąd merytoryczny - syntaza ATP ≠ ATP; poza tym argument wskazuje na autonomię, nie półautonomię |<br>| &quot;Część białek pochodzi z jądra, więc mitochondria są zależne&quot; | Niekompletne - brakuje drugiej strony (własny DNA i rybosomy = częściowa autonomia) |</p>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 1:</strong> Mylenie <strong>syntazy ATP</strong> (enzym produkujący ATP) z <strong>samym ATP</strong>. Zadanie pyta o syntezę <em>białka</em>, nie o syntezę cząsteczki ATP - zupełnie inny poziom organizacji!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 2:</strong> Pisanie tylko o autonomii (&quot;mitochondria mają DNA&quot;) bez wyjaśnienia <strong>zależności od jądra</strong> - to za mało na 1 pkt. Klucz wymaga OBU stron medalu.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 3:</strong> Błędne twierdzenie, że rybosomy mitochondrialne to <strong>80S</strong> (jak cytoplazmatyczne). Mitochondrialne rybosomy to <strong>70S</strong> (jak prokariotyczne) - to jeden z dowodów endosymbiotycznego pochodzenia mitochondriów.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 4:</strong> Stwierdzenie, że mitochondria są <strong>w pełni autonomiczne</strong> - nigdy! Ich własny DNA koduje tylko ułamek potrzebnych białek; wszystkie pozostałe (w tym większość podjednostek syntazy ATP, białka importu, białka strukturalne błon) są kodowane przez jądro.</blockquote>"}]}