{"id":"biologia-2021-maj-matura-rozszerzona/zad/2.2","paper_id":"biologia-2021-maj-matura-rozszerzona","number":"2.2","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2021,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 2.2. (0-1)\nUzasadnij, że dla efektywnego zachodzenia procesów oddychania wewnątrzkomórkowego\nkonieczny jest ciągły transport kwasu ortofosforowego (Pi) oraz ADP do wnętrza\nmitochondrium.\nWypełnia\negzaminator\nNr zadania\n1.1.\n1.2.\n1.3.\n2.1.\n2.2.\nMaks. liczba pkt\n1\n1\n1\n2\n1\nUzyskana liczba pkt\nEBIP-R0_100","answer":null,"answer_text":"2.2. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2021\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja. Zdający\nobjaśnia i komentuje informacje […],\nwyjaśnia zależności przyczynowo-\n-skutkowe […].\nI. Poznanie świata organizmów na różnych\npoziomach organizacji życia. Zdający […]\nprzedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska\nbiologiczne […].\nIII. Metabolizm.\n2. Ogólne zasady metabolizmu. Zdający:\n5) wskazuje substraty i produkty głównych\nszlaków i cykli metabolicznych ([…] etapy\noddychania tlenowego […]).\n3. Oddychanie wewnątrzkomórkowe.\nZdający:\n1) wymienia związki, które są głównym\nźródłem energii w komórce;\n4) wyjaśnia zasadę działania łańcucha\noddechowego i mechanizm syntezy ATP.\nZasady oceniania\n1 pkt - za\npoprawne\nuzasadnienie,\nodnoszące\nsię\ndo\nkonieczności\ndostarczania\ndo mitochondrium substratów reakcji syntezy ATP (fosforylacji substratowej\nlub oksydacyjnej).\n0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\n• Kwas ortofosforowy i ADP są substratami syntezy kolejnych cząsteczek ATP podczas\nfosforylacji oksydacyjnej, zachodzącej we wnętrzu mitochondrium.\n• Transport kwasu ortofosforowego oraz ADP do wnętrza mitochondrium jest konieczny,\ngdyż stanowią one substrat do syntezy ATP w cyklu Krebsa.\n• Jest to konieczne, gdyż dzięki temu możliwa jest synteza ATP, który ciągle jest uwalniany\nz mitochondrium.\n• Pi i ADP są konieczne do syntezy ATP.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**ADP i P\\(_i\\) są substratami reakcji fosforylacji oksydacyjnej w mitochondrium** - ATP syntaza stale je zużywa, by wytwarzać ATP. Ponieważ ATP jest jednocześnie nieprzerwanie transportowane do cytoplazmy (gdzie hydrolizowane → ponownie ADP + P\\(_i\\)), bez ciągłego dopływu obu substratów pula wewnątrzmitochondrialna wyczerpie się, ATP syntaza zatrzyma się, a wraz z nią cały łańcuch oddechowy.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku\n\n**Krok 1 - Gdzie powstaje ATP?**\nW błonie wewnętrznej mitochondrium, na kompleksie V (ATP syntaza F₀F₁). Reakcja:\n\n\\[\\ce{ADP + P_i ->[\\text{ATP syntaza}] ATP}\\]\n\nEnergia pochodzi z gradientu protonów (siły protonomotorycznej) wytwarzanego przez łańcuch oddechowy (kompleksy I-IV).\n\n**Krok 2 - Co się dzieje z ATP?**\nNowo powstałe ATP jest natychmiast eksportowane przez **translokator adeninowych nukleotydów (ANT)** z macierzy mitochondrium do cytoplazmy. W cytozolu ATP hydrolizuje:\n\n\\[\\ce{ATP + H2O ->[\\text{ATPazy komórkowe}] ADP + P_i + energia}\\]\n\nProdukty hydrolizy - ADP i P\\(_i\\) - pozostają **w cytoplazm ie**.\n\n**Krok 3 - Skąd substrat do kolejnej rundy?**\nADP i P\\(_i\\) z cytoplazmy muszą wrócić do macierzy mitochondrium:\n- **ADP/ATP** - przez ANT (wymiana 1:1: ADP do środka, ATP na zewnątrz)\n- **P\\(_i\\)** - przez kanaliki fosforanowe (symport H₂PO₄⁻/H⁺ lub antyport OH⁻/H₂PO₄⁻)\n\n**Krok 4 - Co bez ciągłego transportu?**\nJeśli transport ustaje → stężenie ADP i P\\(_i\\) w macierzy spada do zera → ATP syntaza nie ma substratów → **przepływ protonów przez F₀ się zatrzymuje** → gradient protonów rośnie, hamując transport elektronów w łańcuchu oddechowym → **oddychanie wewnątrzkomórkowe ustaje** (efekt kontroli oddechowej).\n\n**Wniosek:** Ciągły transport ADP i P\\(_i\\) do mitochondrium jest warunkiem koniecznym, bo **są to substraty stale zużywane** i stale produkowane poza mitochondrium - bez importu wyczerpią się w macierzy.\n\n## Sposób 2 - Wnioskowanie z bilansu energetycznego (ilościowe)\n\nDorosły człowiek hydrolizuje ~40 kg ATP/dobę, a łączna pula ATP w komórkach wynosi tylko ~250 mg. Oznacza to, że **każda cząsteczka ATP jest resyntezowana kilka tysięcy razy na dobę**.\n\n- Każdy cykl syntezy zużywa 1 ADP + 1 P\\(_i\\) wewnątrz mitochondrium.\n- Każdy cykl hydrolizy dostarcza 1 ADP + 1 P\\(_i\\) do cytoplazmy.\n\nPonieważ produkcja (wewnątrz) i zużycie (na zewnątrz) rozdzielone są błoną mitochondrialną, **transport musi być ciągły i dopasowany do tempa metabolizmu** - inaczej substrat do syntezy wyczerpuje się natychmiast.\n\n> 📖 **Karta wzorów CKE str. 4 - Hydroliza ATP:**\n> \\[\\ce{ATP + H2O -> ADP + P_i + H+}\\]\n> Reakcja zachodzi w cytozolu. Odwrotna (synteza ATP) - w mitochondrium. Karta potwierdza, że ADP i P\\(_i\\) są produktami hydrolizy w cytozolu, więc muszą być importowane do mitochondrium do ponownej syntezy.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> Zgodnie z oficjalnym kluczem CKE (zadanie 2.2, 0-1 pkt):\n> - **1 pkt** - za poprawne uzasadnienie odnoszace sie do koniecznosci dostarczania do mitochondrium **substratow reakcji syntezy ATP** (fosforylacji substratowej lub oksydacyjnej) - ADP i kwasu ortofosforowego (Pi).\n> - **0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca wymagan za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\n>\n> **Istota:** ADP i Pi sa substratami nieustannie zuzywanymi w syntezie ATP we wnetrzu mitochondrium, dlatego musza byc stale transportowane do srodka.\n\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\n> 📖 **Karta wzorów CKE str. 4 - Hydroliza ATP:**\n> \\[\\ce{ATP + H2O -> ADP + P_i + H+}\\]\n> Na maturze: od razu widzisz, że ADP i P\\(_i\\) to **produkty hydrolizy ATP w cytozolu** → muszą wrócić do mitochondrium jako substraty syntezy ATP. Karta daje Ci gotowy argument chemiczny!\n\n## Typowe pułapki i uwaga\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić **kierunku transportu** - ADP i P\\(_i\\) transportowane są **DO** mitochondrium, a ATP **Z** mitochondrium. Odwrócenie kierunku = błąd merytoryczny 0 pkt.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie wystarczy napisać \"bo są potrzebne do syntezy ATP\" - klucz CKE wymaga uzasadnienia, że są **stale zużywane** (pula wewnątrz mitochondrium by się wyczerpała bez dowozu).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** P\\(_i\\) to **kwas ortofosforowy / jon fosforanowy H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻** - nie mylić z \"fosforanem organicznym\" ani z \"fosforem\". Zadanie wprost używa nazwy P\\(_i\\), więc odpowiedź może używać obu oznaczeń.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Bez ADP/P\\(_i\\) zatrzymuje się nie tylko synteza ATP, ale cały łańcuch oddechowy (kontrola oddechowa) - to mechanizm sprzężenia zwrotnego, który warto wymienić jako \"uzasadnienie konieczności\" ciągłego transportu. To podnosi jakość odpowiedzi.","image":"img/biologia-2021-maj-matura-rozszerzona/zad-2.2.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 2021 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 2.2. (0-1)<br>Uzasadnij, że dla efektywnego zachodzenia procesów oddychania wewnątrzkomórkowego<br>konieczny jest ciągły transport kwasu ortofosforowego (Pi) oraz ADP do wnętrza<br>mitochondrium.<br>Wypełnia<br>egzaminator<br>Nr zadania<br>1.1.<br>1.2.<br>1.3.<br>2.1.<br>2.2.<br>Maks. liczba pkt<br>1<br>1<br>1<br>2<br>1<br>Uzyskana liczba pkt<br>EBIP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>2.2. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2021<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający<br>objaśnia i komentuje informacje […],<br>wyjaśnia zależności przyczynowo-<br>-skutkowe […].<br>I. Poznanie świata organizmów na różnych<br>poziomach organizacji życia. Zdający […]<br>przedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska<br>biologiczne […].<br>III. Metabolizm.</p>\n<ol><li>Ogólne zasady metabolizmu. Zdający:</li><li>wskazuje substraty i produkty głównych</li></ol>\n<p>szlaków i cykli metabolicznych ([…] etapy<br>oddychania tlenowego […]).</p>\n<ol><li>Oddychanie wewnątrzkomórkowe.</li></ol>\n<p>Zdający:</p>\n<ol><li>wymienia związki, które są głównym</li></ol>\n<p>źródłem energii w komórce;</p>\n<ol><li>wyjaśnia zasadę działania łańcucha</li></ol>\n<p>oddechowego i mechanizm syntezy ATP.<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - za<br>poprawne<br>uzasadnienie,<br>odnoszące<br>się<br>do<br>konieczności<br>dostarczania<br>do mitochondrium substratów reakcji syntezy ATP (fosforylacji substratowej<br>lub oksydacyjnej).<br>0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>• Kwas ortofosforowy i ADP są substratami syntezy kolejnych cząsteczek ATP podczas<br>fosforylacji oksydacyjnej, zachodzącej we wnętrzu mitochondrium.<br>• Transport kwasu ortofosforowego oraz ADP do wnętrza mitochondrium jest konieczny,<br>gdyż stanowią one substrat do syntezy ATP w cyklu Krebsa.<br>• Jest to konieczne, gdyż dzięki temu możliwa jest synteza ATP, który ciągle jest uwalniany<br>z mitochondrium.<br>• Pi i ADP są konieczne do syntezy ATP.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p><strong>ADP i P\\(_i\\) są substratami reakcji fosforylacji oksydacyjnej w mitochondrium</strong> - ATP syntaza stale je zużywa, by wytwarzać ATP. Ponieważ ATP jest jednocześnie nieprzerwanie transportowane do cytoplazmy (gdzie hydrolizowane → ponownie ADP + P\\(_i\\)), bez ciągłego dopływu obu substratów pula wewnątrzmitochondrialna wyczerpie się, ATP syntaza zatrzyma się, a wraz z nią cały łańcuch oddechowy.</p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku</h4>\n<p><strong>Krok 1 - Gdzie powstaje ATP?</strong><br>W błonie wewnętrznej mitochondrium, na kompleksie V (ATP syntaza F₀F₁). Reakcja:</p>\n<p>\\[\\ce{ADP + P_i -&gt;[\\text{ATP syntaza}] ATP}\\]</p>\n<p>Energia pochodzi z gradientu protonów (siły protonomotorycznej) wytwarzanego przez łańcuch oddechowy (kompleksy I-IV).</p>\n<p><strong>Krok 2 - Co się dzieje z ATP?</strong><br>Nowo powstałe ATP jest natychmiast eksportowane przez <strong>translokator adeninowych nukleotydów (ANT)</strong> z macierzy mitochondrium do cytoplazmy. W cytozolu ATP hydrolizuje:</p>\n<p>\\[\\ce{ATP + H2O -&gt;[\\text{ATPazy komórkowe}] ADP + P_i + energia}\\]</p>\n<p>Produkty hydrolizy - ADP i P\\(_i\\) - pozostają <strong>w cytoplazm ie</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 3 - Skąd substrat do kolejnej rundy?</strong><br>ADP i P\\(_i\\) z cytoplazmy muszą wrócić do macierzy mitochondrium:</p>\n<ul><li><strong>ADP/ATP</strong> - przez ANT (wymiana 1:1: ADP do środka, ATP na zewnątrz)</li><li><strong>P\\(_i\\)</strong> - przez kanaliki fosforanowe (symport H₂PO₄⁻/H⁺ lub antyport OH⁻/H₂PO₄⁻)</li></ul>\n<p><strong>Krok 4 - Co bez ciągłego transportu?</strong><br>Jeśli transport ustaje → stężenie ADP i P\\(_i\\) w macierzy spada do zera → ATP syntaza nie ma substratów → <strong>przepływ protonów przez F₀ się zatrzymuje</strong> → gradient protonów rośnie, hamując transport elektronów w łańcuchu oddechowym → <strong>oddychanie wewnątrzkomórkowe ustaje</strong> (efekt kontroli oddechowej).</p>\n<p><strong>Wniosek:</strong> Ciągły transport ADP i P\\(_i\\) do mitochondrium jest warunkiem koniecznym, bo <strong>są to substraty stale zużywane</strong> i stale produkowane poza mitochondrium - bez importu wyczerpią się w macierzy.</p>\n<h4>Sposób 2 - Wnioskowanie z bilansu energetycznego (ilościowe)</h4>\n<p>Dorosły człowiek hydrolizuje ~40 kg ATP/dobę, a łączna pula ATP w komórkach wynosi tylko ~250 mg. Oznacza to, że <strong>każda cząsteczka ATP jest resyntezowana kilka tysięcy razy na dobę</strong>.</p>\n<ul><li>Każdy cykl syntezy zużywa 1 ADP + 1 P\\(_i\\) wewnątrz mitochondrium.</li><li>Każdy cykl hydrolizy dostarcza 1 ADP + 1 P\\(_i\\) do cytoplazmy.</li></ul>\n<p>Ponieważ produkcja (wewnątrz) i zużycie (na zewnątrz) rozdzielone są błoną mitochondrialną, <strong>transport musi być ciągły i dopasowany do tempa metabolizmu</strong> - inaczej substrat do syntezy wyczerpuje się natychmiast.</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE str. 4 - Hydroliza ATP:</strong><br>\\[\\ce{ATP + H2O -&gt; ADP + P_i + H+}\\]<br>Reakcja zachodzi w cytozolu. Odwrotna (synteza ATP) - w mitochondrium. Karta potwierdza, że ADP i P\\(_i\\) są produktami hydrolizy w cytozolu, więc muszą być importowane do mitochondrium do ponownej syntezy.</blockquote>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<blockquote>Zgodnie z oficjalnym kluczem CKE (zadanie 2.2, 0-1 pkt):<br>- <strong>1 pkt</strong> - za poprawne uzasadnienie odnoszace sie do koniecznosci dostarczania do mitochondrium <strong>substratow reakcji syntezy ATP</strong> (fosforylacji substratowej lub oksydacyjnej) - ADP i kwasu ortofosforowego (Pi).<br>- <strong>0 pkt</strong> - za odpowiedz niespelniajaca wymagan za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br><br><strong>Istota:</strong> ADP i Pi sa substratami nieustannie zuzywanymi w syntezie ATP we wnetrzu mitochondrium, dlatego musza byc stale transportowane do srodka.</blockquote>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE str. 4 - Hydroliza ATP:</strong><br>\\[\\ce{ATP + H2O -&gt; ADP + P_i + H+}\\]<br>Na maturze: od razu widzisz, że ADP i P\\(_i\\) to <strong>produkty hydrolizy ATP w cytozolu</strong> → muszą wrócić do mitochondrium jako substraty syntezy ATP. Karta daje Ci gotowy argument chemiczny!</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwaga</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie mylić <strong>kierunku transportu</strong> - ADP i P\\(_i\\) transportowane są <strong>DO</strong> mitochondrium, a ATP <strong>Z</strong> mitochondrium. Odwrócenie kierunku = błąd merytoryczny 0 pkt.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie wystarczy napisać &quot;bo są potrzebne do syntezy ATP&quot; - klucz CKE wymaga uzasadnienia, że są <strong>stale zużywane</strong> (pula wewnątrz mitochondrium by się wyczerpała bez dowozu).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> P\\(_i\\) to <strong>kwas ortofosforowy / jon fosforanowy H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻</strong> - nie mylić z &quot;fosforanem organicznym&quot; ani z &quot;fosforem&quot;. Zadanie wprost używa nazwy P\\(_i\\), więc odpowiedź może używać obu oznaczeń.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Bez ADP/P\\(_i\\) zatrzymuje się nie tylko synteza ATP, ale cały łańcuch oddechowy (kontrola oddechowa) - to mechanizm sprzężenia zwrotnego, który warto wymienić jako &quot;uzasadnienie konieczności&quot; ciągłego transportu. To podnosi jakość odpowiedzi.</blockquote>"}]}