{"id":"biologia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad/5.2","paper_id":"biologia-2017-maj-matura-rozszerzona","number":"5.2","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2017,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 5.2. (0-1)\nOkreśl, czy reakcja wiązania azotu atmosferycznego zachodząca w heterocytach sinicy\nAnabaena ma charakter anaboliczny, czy - kataboliczny. Odpowiedź uzasadnij,\nodnosząc się do jednej z cech tej klasy reakcji.","answer":null,"answer_text":"5.2. (0-1)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja. Zdający\n[…] wyjaśnia zależności przyczynowo-\n-skutkowe […] związane z omawianymi\nzagadnieniami biologicznymi […].\nI. Poznanie świata organizmów na różnych\npoziomach organizacji życia. Zdający […]\nprzedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska\nbiologiczne […].\nIV. Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie\ninformacji. Zdający odczytuje, […],\ninformacje pozyskane z różnorodnych źródeł\n[…].\nIII. Metabolizm.\n2. Ogólne zasady metabolizmu. Zdający:\n2) porównuje anabolizm i katabolizm,\nwskazuje powiązania między nimi\n5) wskazuje substraty i produkty głównych\nszlaków i cykli metabolicznych\n(fotosynteza […]).\nSchemat punktowania\n1 p. - za określenie anabolicznego charakteru przedstawionej reakcji wraz z prawidłowym\nuzasadnieniem odnoszącym się do wzrostu stopnia złożoności produktu względem\nsubstratu lub zapotrzebowania energetycznego.\n0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\nJest to reakcja syntezy, a zatem anaboliczna.\nJest to anabolizm - ze związków prostszych powstają związki bardziej złożone.\nJest to reakcja anaboliczna, ponieważ wymaga dostarczenia energii / ATP.\nUwaga:\nMimo że podczas tej reakcji wydziela się ciepło, dopuszcza się w odpowiedzi określenie\n„reakcja endoergiczna / endoenergetyczna”, ponieważ dla organizmu reakcja ta wymaga\ndużego nakładu energii w postaci ATP, potrzebnej do pokonania energii aktywacji reakcji.\nNie uznaje się odpowiedzi dotyczących wyższego poziomu energetycznego produktów\nniż substratów, ponieważ w tym wypadku poziom energetyczny produktów jest niższy (podczas\nreakcji wydziela się ciepło, a w komórce nie dochodzi do zmian ciśnienia i objętości - nie jest\nwykonywana praca objętościowa, zatem energia układu zostaje obniżona).","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Rozstrzygnięcie:** Reakcja wiązania azotu atmosferycznego ma charakter **anaboliczny**.\n\n**Uzasadnienie (jedna z trzech możliwości - każda akceptowana przez CKE):**\n- Reakcja **wymaga nakładu energii (ATP)** - co jest cechą anabolizmu (reakcje endoergiczne).\n- Reakcja **prowadzi do syntezy bardziej złożonych/użytecznych związków** (\\(\\ce{NH3}\\)) z prostszego substratu nieorganicznego (\\(\\ce{N2}\\)).\n- Reakcja jest **procesem redukcji** - azot zostaje zredukowany z 0 do -3 stopnia utlenienia (cecha charakterystyczna reakcji budulcowych/reduktywnych anabolizmu).\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku\n\nReakcja wiązania azotu (azotfikscja) zachodzi w heterocytach *Anabaena* dzięki enzymowi **nitrogenaza**:\n\n\\[\\ce{N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP -> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16P_i}\\]\n\nKrok po kroku:\n\n1. **Substrat:** \\(\\ce{N2}\\) - prosty nieorganiczny gaz atmosferyczny (cząsteczka diazotu z potrójnym wiązaniem kowalencyjnym).\n2. **Produkt:** \\(\\ce{NH3}\\) (amoniak / jon amonowy \\(\\ce{NH4+}\\)) - związek, który może zostać włączony w syntezy aminokwasów i kwasów nukleinowych.\n3. **Bilans energetyczny:** reakcja **pochłania 16 cząsteczek ATP** → jest **endoergiczna**.\n4. **Bilans redoksowy:** azot z 0 → -3 (redukcja), co wymaga dostarczenia elektronów.\n\n**Wniosek:** Pochłanianie energii + budowanie bardziej złożonego/funkcjonalnego związku z prostego substratu = definicja **anabolizmu**.\n\n## Sposób 2 - Eliminacja przez definicję klas reakcji\n\nPorównaj definicje obu klas:\n\n| Cecha | Anabolizm | Katabolizm |\n| Kierunek | proste → złożone | złożone → proste |\n| Energetyka | pochłania energię (ATP) | wyzwala energię (ATP produkowane) |\n| Redoks | redukcja | utlenianie |\n| Przykład | fotosynteza, synteza białek | oddychanie, glikoliza |\n\nAzotfiksacja:\n- \\(\\ce{N2}\\) (proste, nieorganiczne) → \\(\\ce{NH3}\\) (bardziej złożone, wchodzi w skład org.) ✅ anabolizm\n- Pochłania 16 ATP ✅ anabolizm\n- Redukcja N₂ ✅ anabolizm\n\nWszystkie trzy cechy wskazują na **anabolizm**. Żadna cecha katabolizmu nie pasuje → eliminacja potwierdza rozstrzygnięcie.\n\n## Sposób 3 - Argument przez analogię z fotosyntezą\n\nFotosynteza to **wzorcowy przykład anabolizmu** - \\(\\ce{CO2 + H2O -> C6H12O6 + O2}\\) (proste nieorganiczne → złożone organiczne, z pochłonięciem energii świetlnej).\n\nAzotfiksacja jest analogiczna:\n- \\(\\ce{N2}\\) (nieorganiczny, \"bezużyteczny\" biologicznie) → \\(\\ce{NH3}\\) (biologicznie użyteczny, \"cegiełka\" do biosyntezy) - dokładnie ten sam schemat: **z prostego nieorganicznego budujemy użyteczny produkt**.\n- W obu przypadkach reakcja jest **endoergiczna** i **redukcyjna**.\n\nSkoro fotosynteza = anabolizm, to azotfiksacja = **anabolizm** z tej samej przyczyny.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> **1 pkt** - za okreslenie anabolicznego charakteru reakcji wraz z uzasadnieniem odnoszacym sie do wzrostu stopnia zlozonosci produktu wzgledem substratu lub do zapotrzebowania energetycznego.\n> **0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.\n>\n> **Uwaga CKE:** Dopuszcza sie okreslenie \"reakcja endoergiczna / endoenergetyczna\". Nie uznaje sie odpowiedzi o wyzszym poziomie energetycznym produktow niz substratow.\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - wystarczy znajomość definicji anabolizmu i katabolizmu oraz mechanizmu azotfiksacji.\n\n> 📖 **Pomocniczo - karta CKE str. 4 (hydroliza ATP):**\n> \\[\\ce{ATP + H2O -> ADP + P_i + H+}\\]\n> Znajomość tego wzoru pomaga zrozumieć, że reakcje **pochłaniające ATP** (odwrotność hydrolizy) = anaboliczne. Azotfiksacja zużywa 16 ATP, co potwierdza charakter anaboliczny.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mylenie \"anabolizm = tlen\" lub \"katabolizm = beztlenowy\" - to błąd! Kryterium to energetyka i kierunek (budowanie vs rozkładanie), nie obecność tlenu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Samo napisanie \"anaboliczny, bo tak\" lub \"bo zachodzi w heterocytach\" = **0 pkt**. Klucz CKE wymaga odniesienia do **cechy klasy reakcji** (energia, kierunek, redoks).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Uważaj na pułapkę - heterocyty **NIE MAJĄ fotosystemu II** (brak tlenu → idealne środowisko dla nitrogenazy wrażliwej na O₂). To ważna informacja biologiczna, ale **nie uzasadnia** charakteru anabolicznego / katabolicznego tej konkretnej reakcji.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \"Reakcja syntezy = anabolizm\" to skrót myślowy, ale **poprawny** - każda synteza (budowanie nowych wiązań chemicznych z prostszych substratów) z definicji jest anabolizmem.","image":"img/biologia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad-5.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":7,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2017 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 5.2. (0-1)
Określ, czy reakcja wiązania azotu atmosferycznego zachodząca w heterocytach sinicy
Anabaena ma charakter anaboliczny, czy - kataboliczny. Odpowiedź uzasadnij,
odnosząc się do jednej z cech tej klasy reakcji.

","answer_text_html":"

5.2. (0-1)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający
[…] wyjaśnia zależności przyczynowo-
-skutkowe […] związane z omawianymi
zagadnieniami biologicznymi […].
I. Poznanie świata organizmów na różnych
poziomach organizacji życia. Zdający […]
przedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska
biologiczne […].
IV. Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie
informacji. Zdający odczytuje, […],
informacje pozyskane z różnorodnych źródeł
[…].
III. Metabolizm.

\n
  1. Ogólne zasady metabolizmu. Zdający:
  2. porównuje anabolizm i katabolizm,
\n

wskazuje powiązania między nimi

\n
  1. wskazuje substraty i produkty głównych
\n

szlaków i cykli metabolicznych
(fotosynteza […]).
Schemat punktowania
1 p. - za określenie anabolicznego charakteru przedstawionej reakcji wraz z prawidłowym
uzasadnieniem odnoszącym się do wzrostu stopnia złożoności produktu względem
substratu lub zapotrzebowania energetycznego.
0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Jest to reakcja syntezy, a zatem anaboliczna.
Jest to anabolizm - ze związków prostszych powstają związki bardziej złożone.
Jest to reakcja anaboliczna, ponieważ wymaga dostarczenia energii / ATP.
Uwaga:
Mimo że podczas tej reakcji wydziela się ciepło, dopuszcza się w odpowiedzi określenie
„reakcja endoergiczna / endoenergetyczna”, ponieważ dla organizmu reakcja ta wymaga
dużego nakładu energii w postaci ATP, potrzebnej do pokonania energii aktywacji reakcji.
Nie uznaje się odpowiedzi dotyczących wyższego poziomu energetycznego produktów
niż substratów, ponieważ w tym wypadku poziom energetyczny produktów jest niższy (podczas
reakcji wydziela się ciepło, a w komórce nie dochodzi do zmian ciśnienia i objętości - nie jest
wykonywana praca objętościowa, zatem energia układu zostaje obniżona).

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

Rozstrzygnięcie: Reakcja wiązania azotu atmosferycznego ma charakter anaboliczny.

\n

Uzasadnienie (jedna z trzech możliwości - każda akceptowana przez CKE):

\n\n

Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku

\n

Reakcja wiązania azotu (azotfikscja) zachodzi w heterocytach Anabaena dzięki enzymowi nitrogenaza:

\n
\\ceN2+8H++8e−+16ATP−>2NH3+H2+16ADP+16Pi
\n

Krok po kroku:

\n
  1. Substrat: \\ceN2 - prosty nieorganiczny gaz atmosferyczny (cząsteczka diazotu z potrójnym wiązaniem kowalencyjnym).
  2. Produkt: \\ceNH3 (amoniak / jon amonowy \\ceNH4+) - związek, który może zostać włączony w syntezy aminokwasów i kwasów nukleinowych.
  3. Bilans energetyczny: reakcja pochłania 16 cząsteczek ATP → jest endoergiczna.
  4. Bilans redoksowy: azot z 0 → -3 (redukcja), co wymaga dostarczenia elektronów.
\n

Wniosek: Pochłanianie energii + budowanie bardziej złożonego/funkcjonalnego związku z prostego substratu = definicja anabolizmu.

\n

Sposób 2 - Eliminacja przez definicję klas reakcji

\n

Porównaj definicje obu klas:

\n

| Cecha | Anabolizm | Katabolizm |
| Kierunek | proste → złożone | złożone → proste |
| Energetyka | pochłania energię (ATP) | wyzwala energię (ATP produkowane) |
| Redoks | redukcja | utlenianie |
| Przykład | fotosynteza, synteza białek | oddychanie, glikoliza |

\n

Azotfiksacja:

\n\n

Wszystkie trzy cechy wskazują na anabolizm. Żadna cecha katabolizmu nie pasuje → eliminacja potwierdza rozstrzygnięcie.

\n

Sposób 3 - Argument przez analogię z fotosyntezą

\n

Fotosynteza to wzorcowy przykład anabolizmu - \\ceCO2+H2O−>C6H12O6+O2 (proste nieorganiczne → złożone organiczne, z pochłonięciem energii świetlnej).

\n

Azotfiksacja jest analogiczna:

\n\n

Skoro fotosynteza = anabolizm, to azotfiksacja = anabolizm z tej samej przyczyny.

\n

Schemat oceniania CKE

\n
1 pkt - za okreslenie anabolicznego charakteru reakcji wraz z uzasadnieniem odnoszacym sie do wzrostu stopnia zlozonosci produktu wzgledem substratu lub do zapotrzebowania energetycznego.
0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.

Uwaga CKE: Dopuszcza sie okreslenie "reakcja endoergiczna / endoenergetyczna". Nie uznaje sie odpowiedzi o wyzszym poziomie energetycznym produktow niz substratow.
\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów - wystarczy znajomość definicji anabolizmu i katabolizmu oraz mechanizmu azotfiksacji.

\n
📖 Pomocniczo - karta CKE str. 4 (hydroliza ATP):
\\ceATP+H2O−>ADP+Pi+H+
Znajomość tego wzoru pomaga zrozumieć, że reakcje pochłaniające ATP (odwrotność hydrolizy) = anaboliczne. Azotfiksacja zużywa 16 ATP, co potwierdza charakter anaboliczny.
\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Mylenie "anabolizm = tlen" lub "katabolizm = beztlenowy" - to błąd! Kryterium to energetyka i kierunek (budowanie vs rozkładanie), nie obecność tlenu.
\n
⚠️ Uwaga: Samo napisanie "anaboliczny, bo tak" lub "bo zachodzi w heterocytach" = 0 pkt. Klucz CKE wymaga odniesienia do cechy klasy reakcji (energia, kierunek, redoks).
\n
⚠️ Uwaga: Uważaj na pułapkę - heterocyty NIE MAJĄ fotosystemu II (brak tlenu → idealne środowisko dla nitrogenazy wrażliwej na O₂). To ważna informacja biologiczna, ale nie uzasadnia charakteru anabolicznego / katabolicznego tej konkretnej reakcji.
\n
⚠️ Uwaga: "Reakcja syntezy = anabolizm" to skrót myślowy, ale poprawny - każda synteza (budowanie nowych wiązań chemicznych z prostszych substratów) z definicji jest anabolizmem.
"}]}