{"id":"biologia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/12","paper_id":"biologia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"12","points":5,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 12.\nRotawirusy są patogenami wywołującymi biegunkę u ludzi, a także u pozostałych ssaków.\nBiegunka spowodowana rotawirusem ma bardzo podobny przebieg u wszystkich ssaków.\nWiększość dzieci przechodzi co najmniej jedną infekcję rotawirusową przed ukończeniem\npiątego roku życia. Ostre biegunki stanowią natomiast ważną przyczynę strat w chowie\nmłodych zwierząt.\nRotawirus namnaża się w szczytowych komórkach kosmków jelitowych. Wskutek tego\nmikrokosmki ulegają zanikowi, a zakażone komórki się złuszczają. Utrata szczytowych\nczęści kosmków prowadzi do niedoboru disacharydaz - maltazy, laktazy i sacharazy, który\nmoże się utrzymywać przez kilka tygodni. Każda zakażona komórka wydziela do światła\njelita jony chlorkowe. Disacharydy oraz jony chlorkowe są substancjami czynnymi\nosmotycznie.\nWraz z nasilonym wydalaniem płynnego kału organizm traci nie tylko wodę, lecz także\nniestrawione i niewchłonięte składniki odżywcze. U chorych zwierząt obserwowano\nobniżenie podstawowego tempa metabolizmu, co stanowi przystosowanie do zmniejszonej\ndostępności glukozy.\nDzieci, które przeszły zakażenie rotawirusowe, wykazują nietolerancję mleka, występującą\nnawet przez kilka tygodni po infekcji.\nNa podstawie: W. von Engelhardt, G. Breves, Fizjologia zwierząt domowych, Łódź 2010;\nS.E. Crawford i in., Rotavirus Infection, „Nature Reviews Disease Primers” 3, 2017;\nC.A. Omatola, A.O. Olaniran, Rotaviruses: From Pathogenesis to Disease Control - A Critical Review,\n„Viruses” 14(5), 2022.","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **12.1.** **Mechanizm zatrzymywania wody w jelicie**: Rotawirusy niszczą enterocyty na wierzchołkach kosmków → **brak enzymów trawiennych** (laktazy, sacharazy) → **dwucukry** (laktoza, sacharoza) **nie ulegają strawieniu** → pozostają w **świetle jelita**. Niefstrawione cukry **podwyższają osmolarność** treści jelitowej. Zgodnie z prawem osmozy woda przemieszcza się z obszaru o niższym do wyższego potencjału osmotycznego → woda **z osocza i komórek** przechodzi do **jelita** (przez błonę półprzepuszczalną nabłonka). Skutek: treść jelitowa staje się **rozrzedzona, wodnista** → biegunka z dużą utratą wody. **Mechanizm wydzielania wody do jelita**: Rotawirusy produkują toksynę **NSP4** (enterotoksynę), która zwiększa stężenie **Ca²⁺** w enterocytach → aktywacja kanałów **CFTR** → **aktywne wydzielanie jonów Cl⁻** (chlorkowych) z enterocytów do światła jelita. Za chlorkami \"podąża\" sód (Na⁺), a za jonami **podąża woda** (zasada elektroneutralności + osmozy). To jest **aktywna sekrecja** (z udziałem ATP) — odmienne od pasywnej osmozy z części I, ale uzupełniające ją. Łącznie: pasywne wciąganie + aktywne wydzielanie → masywna utrata wody. **12.2.** W wyniku znacznego odwodnienia: - Objętość osocza **spada** (utrata wody → mniejsza objętość krwi). - Serce bije **szybciej** (tachykardia kompensacyjna — utrzymanie minutowego rzutu serca pomimo spadku objętości wyrzutowej). → Utrzymane ciśnienie tętnicze + zaopatrzenie tkanek w O₂. Pełne zdanie: \"objętość osocza **spada**, a serce bije **szybciej**, aby utrzymać odpowiednie ciśnienie i zaopatrzyć tkanki w tlen.\"\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz pojęciowy — biegunka rotawirusowa\n\nElement | Mechanizm\nEnterocyty wierzchołkowe | Komórki nabłonka jelita cienkiego, na wierzchołkach kosmków — wchłaniają wodę + składniki odżywcze, syntezują enzymy (laktaza, sacharaza, maltaza)\nRotawirus | Wirus RNA dwuniciowy (Reoviridae). Infekuje wierzchołkowe enterocyty, zabija je\nEnzymy szczoteczki | Disacharydazy na rąbku szczoteczkowym; niszczone razem z enterocytami\nNSP4 | Toksyna rotawirusa (nonstructural protein 4). Pierwsza wirusowa enterotoksyna odkryta. Wzrasta Ca²⁺ → aktywne wydzielanie Cl⁻\nOsmoza | Pasywny ruch wody przez błonę półprzepuszczalną z obszaru niższego do wyższego stężenia\n\nMechanizm: dwa drogi utraty wody (12.1)\n\nMechanizm 1 — osmotyczny (pasywny)\n\nRotawirusy niszczą enterocyty wierzchołkowe → wierzchołki kosmków łysieją. Łyse enterocyty nie mają enzymów szczoteczki.\n\nNiefstrawione dwucukry (laktoza, sacharoza, maltoza) zostają w świetle jelita — bo nie ma laktazy/sacharazy do rozcięcia ich na monocukry.\n\nOsmolarność jelita rośnie — dwucukry mają więcej cząsteczek na jednostkę objętości niż one same po hydrolizie nie miałyby (1 laktoza → 1 glukoza + 1 galaktoza, wchłaniane osobno).\n\nWoda płynie do jelita osmotycznie — z osocza i komórek nabłonkowych → przez błony półprzepuszczalne.\n\nTreść jelitowa = wodnista. Wzmaga perystaltykę → biegunka.\n\nMechanizm 2 — sekrecja aktywna (przez NSP4)\n\nToksyna NSP4 rotawirusa przenika do enterocytów (głębszych warstw, jeszcze żywych).\n\nWzrost stężenia wapnia (Ca²⁺) wewnątrzkomórkowego → aktywacja sygnalizacji.\n\nAktywacja kanałów chlorkowych (CFTR) → Cl⁻ płynie z komórki do jelita (aktywny transport).\n\nSód podąża za chlorkami (elektroneutralność) → NaCl w jelicie wzrasta.\n\nWoda płynie osmotycznie za jonami NaCl → biegunka sekrecyjna.\n\nMechanizm: kompensacja serca przy odwodnieniu (12.2)\n\nPrawo Frank-Starlinga + odpowiedź barorefleksu:\n\nUtrata wody (biegunka, wymioty, pot) → spadek objętości osocza krwi → spadek objętości wyrzutowej serca (mniej krwi do tłoczenia w jednym uderzeniu).\n\nSpadek ciśnienia tętniczego wykrywany przez baroreceptory w łuku aorty + zatokach szyjnych.\n\nAktywacja układu współczulnego → wydzielanie noradrenaliny → przyspieszenie pracy serca (tachykardia) + zwężenie naczyń obwodowych.\n\nCel: utrzymać minutowy rzut serca (CO = SV × HR). Jeśli SV (objętość wyrzutowa) spada, HR (częstość) musi wzrosnąć, aby utrzymać CO.\n\nEfekt: ciśnienie tętnicze stabilizowane, mózg i serce dostają tlen mimo odwodnienia.\n\nGranice kompensacji: przy utracie &gt;20% objętości krwi (hipowolemia ciężka) mechanizm się załamuje → wstrząs hipowolemiczny → ostra niewydolność wielonarządowa.\n\nPunktacja CKE\n\n- 12.1. 2 pkt — oba mechanizmy (osmotyczny + sekrecyjny).\n- 12.2. 1 pkt — oba wybory poprawne (spada + szybciej).\n- Suma: 3 pkt.\n\nPo co to umieć\n\nRotawirus to najczęstsza przyczyna ciężkiej biegunki niemowląt na świecie:\n- ~125 mln zachorowań rocznie globalnie.\n- ~200 000 zgonów rocznie (głównie kraje rozwijające się).\n- Szczepionka rotawirusowa (Rotarix, RotaTeq) — od 2006 r. dramatycznie zredukowała śmiertelność.\n- W Polsce obowiązkowa szczepionka dla niemowląt od 2021 r.\n\nDoustna terapia nawadniająca (ORS - oral rehydration solution) = woda + sól + glukoza w specyficznych proporcjach. Cudo medycyny rozwijającego się świata — uratowała miliony dzieci od śmierci z odwodnienia.\n\nDziałanie: glukoza wspomaga wchłanianie sodu przez kotransporter SGLT1 w enterocytach (sodium-glucose linked transporter). Sód ciągnie wodę z powrotem do osocza. To genialne, bo ratuje życie bez kroplówki dożylnej.\n\nCholera = identyczny mechanizm jak rotawirus, ale toksyna CTX aktywuje cAMP zamiast Ca²⁺. Skutek ten sam: aktywna sekrecja Cl⁻ → masywna biegunka. Bez nawadniania śmiertelność cholery ~50%, z ORS — poniżej 1%.\n\nTypowy błąd: Pułapka 12.1 — niewspomnienie **enzymów trawiennych** (laktazy/sacharazy). Klucz: dlaczego cukry zostają w jelicie? Bo enzymy zostały zniszczone (enterocyty wierzchołkowe = miejsce syntezy enzymów). Pułapka 12.1 — opisanie tylko jednego mechanizmu. Zadanie żąda **dwóch**: pasywnego osmotycznego (wczyganie wody) + aktywnego wydzielania (przez chlorki / Cl⁻). Pułapka 12.2 — odpowiedź \"wolniej\". Przy odwodnieniu serce **przyspiesza** (mniejsze ciśnienie wymaga większej częstotliwości skurczów, by tłoczyć tę samą ilość krwi).","image":"img/biologia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-12.webp","solution_image":null,"topics":"wirusologia, rotawirusy, biegunka, osmoza, enterocyty, odwodnienie, nietolerancja laktozy, metabolizm","page_from":16,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 12.<br>Rotawirusy są patogenami wywołującymi biegunkę u ludzi, a także u pozostałych ssaków.<br>Biegunka spowodowana rotawirusem ma bardzo podobny przebieg u wszystkich ssaków.<br>Większość dzieci przechodzi co najmniej jedną infekcję rotawirusową przed ukończeniem<br>piątego roku życia. Ostre biegunki stanowią natomiast ważną przyczynę strat w chowie<br>młodych zwierząt.<br>Rotawirus namnaża się w szczytowych komórkach kosmków jelitowych. Wskutek tego<br>mikrokosmki ulegają zanikowi, a zakażone komórki się złuszczają. Utrata szczytowych<br>części kosmków prowadzi do niedoboru disacharydaz - maltazy, laktazy i sacharazy, który<br>może się utrzymywać przez kilka tygodni. Każda zakażona komórka wydziela do światła<br>jelita jony chlorkowe. Disacharydy oraz jony chlorkowe są substancjami czynnymi<br>osmotycznie.<br>Wraz z nasilonym wydalaniem płynnego kału organizm traci nie tylko wodę, lecz także<br>niestrawione i niewchłonięte składniki odżywcze. U chorych zwierząt obserwowano<br>obniżenie podstawowego tempa metabolizmu, co stanowi przystosowanie do zmniejszonej<br>dostępności glukozy.<br>Dzieci, które przeszły zakażenie rotawirusowe, wykazują nietolerancję mleka, występującą<br>nawet przez kilka tygodni po infekcji.<br>Na podstawie: W. von Engelhardt, G. Breves, Fizjologia zwierząt domowych, Łódź 2010;<br>S.E. Crawford i in., Rotavirus Infection, „Nature Reviews Disease Primers” 3, 2017;<br>C.A. Omatola, A.O. Olaniran, Rotaviruses: From Pathogenesis to Disease Control - A Critical Review,<br>„Viruses” 14(5), 2022.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>12.1.</strong> <strong>Mechanizm zatrzymywania wody w jelicie</strong>: Rotawirusy niszczą enterocyty na wierzchołkach kosmków → <strong>brak enzymów trawiennych</strong> (laktazy, sacharazy) → <strong>dwucukry</strong> (laktoza, sacharoza) <strong>nie ulegają strawieniu</strong> → pozostają w <strong>świetle jelita</strong>. Niefstrawione cukry <strong>podwyższają osmolarność</strong> treści jelitowej. Zgodnie z prawem osmozy woda przemieszcza się z obszaru o niższym do wyższego potencjału osmotycznego → woda <strong>z osocza i komórek</strong> przechodzi do <strong>jelita</strong> (przez błonę półprzepuszczalną nabłonka). Skutek: treść jelitowa staje się <strong>rozrzedzona, wodnista</strong> → biegunka z dużą utratą wody. <strong>Mechanizm wydzielania wody do jelita</strong>: Rotawirusy produkują toksynę <strong>NSP4</strong> (enterotoksynę), która zwiększa stężenie <strong>Ca²⁺</strong> w enterocytach → aktywacja kanałów <strong>CFTR</strong> → <strong>aktywne wydzielanie jonów Cl⁻</strong> (chlorkowych) z enterocytów do światła jelita. Za chlorkami &quot;podąża&quot; sód (Na⁺), a za jonami <strong>podąża woda</strong> (zasada elektroneutralności + osmozy). To jest <strong>aktywna sekrecja</strong> (z udziałem ATP) — odmienne od pasywnej osmozy z części I, ale uzupełniające ją. Łącznie: pasywne wciąganie + aktywne wydzielanie → masywna utrata wody. <strong>12.2.</strong> W wyniku znacznego odwodnienia: - Objętość osocza <strong>spada</strong> (utrata wody → mniejsza objętość krwi). - Serce bije <strong>szybciej</strong> (tachykardia kompensacyjna — utrzymanie minutowego rzutu serca pomimo spadku objętości wyrzutowej). → Utrzymane ciśnienie tętnicze + zaopatrzenie tkanek w O₂. Pełne zdanie: &quot;objętość osocza <strong>spada</strong>, a serce bije <strong>szybciej</strong>, aby utrzymać odpowiednie ciśnienie i zaopatrzyć tkanki w tlen.&quot;</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz pojęciowy — biegunka rotawirusowa</p>\n<p>Element | Mechanizm<br>Enterocyty wierzchołkowe | Komórki nabłonka jelita cienkiego, na wierzchołkach kosmków — wchłaniają wodę + składniki odżywcze, syntezują enzymy (laktaza, sacharaza, maltaza)<br>Rotawirus | Wirus RNA dwuniciowy (Reoviridae). Infekuje wierzchołkowe enterocyty, zabija je<br>Enzymy szczoteczki | Disacharydazy na rąbku szczoteczkowym; niszczone razem z enterocytami<br>NSP4 | Toksyna rotawirusa (nonstructural protein 4). Pierwsza wirusowa enterotoksyna odkryta. Wzrasta Ca²⁺ → aktywne wydzielanie Cl⁻<br>Osmoza | Pasywny ruch wody przez błonę półprzepuszczalną z obszaru niższego do wyższego stężenia</p>\n<p>Mechanizm: dwa drogi utraty wody (12.1)</p>\n<p>Mechanizm 1 — osmotyczny (pasywny)</p>\n<p>Rotawirusy niszczą enterocyty wierzchołkowe → wierzchołki kosmków łysieją. Łyse enterocyty nie mają enzymów szczoteczki.</p>\n<p>Niefstrawione dwucukry (laktoza, sacharoza, maltoza) zostają w świetle jelita — bo nie ma laktazy/sacharazy do rozcięcia ich na monocukry.</p>\n<p>Osmolarność jelita rośnie — dwucukry mają więcej cząsteczek na jednostkę objętości niż one same po hydrolizie nie miałyby (1 laktoza → 1 glukoza + 1 galaktoza, wchłaniane osobno).</p>\n<p>Woda płynie do jelita osmotycznie — z osocza i komórek nabłonkowych → przez błony półprzepuszczalne.</p>\n<p>Treść jelitowa = wodnista. Wzmaga perystaltykę → biegunka.</p>\n<p>Mechanizm 2 — sekrecja aktywna (przez NSP4)</p>\n<p>Toksyna NSP4 rotawirusa przenika do enterocytów (głębszych warstw, jeszcze żywych).</p>\n<p>Wzrost stężenia wapnia (Ca²⁺) wewnątrzkomórkowego → aktywacja sygnalizacji.</p>\n<p>Aktywacja kanałów chlorkowych (CFTR) → Cl⁻ płynie z komórki do jelita (aktywny transport).</p>\n<p>Sód podąża za chlorkami (elektroneutralność) → NaCl w jelicie wzrasta.</p>\n<p>Woda płynie osmotycznie za jonami NaCl → biegunka sekrecyjna.</p>\n<p>Mechanizm: kompensacja serca przy odwodnieniu (12.2)</p>\n<p>Prawo Frank-Starlinga + odpowiedź barorefleksu:</p>\n<p>Utrata wody (biegunka, wymioty, pot) → spadek objętości osocza krwi → spadek objętości wyrzutowej serca (mniej krwi do tłoczenia w jednym uderzeniu).</p>\n<p>Spadek ciśnienia tętniczego wykrywany przez baroreceptory w łuku aorty + zatokach szyjnych.</p>\n<p>Aktywacja układu współczulnego → wydzielanie noradrenaliny → przyspieszenie pracy serca (tachykardia) + zwężenie naczyń obwodowych.</p>\n<p>Cel: utrzymać minutowy rzut serca (CO = SV × HR). Jeśli SV (objętość wyrzutowa) spada, HR (częstość) musi wzrosnąć, aby utrzymać CO.</p>\n<p>Efekt: ciśnienie tętnicze stabilizowane, mózg i serce dostają tlen mimo odwodnienia.</p>\n<p>Granice kompensacji: przy utracie &amp;gt;20% objętości krwi (hipowolemia ciężka) mechanizm się załamuje → wstrząs hipowolemiczny → ostra niewydolność wielonarządowa.</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>12.1. 2 pkt — oba mechanizmy (osmotyczny + sekrecyjny).</li><li>12.2. 1 pkt — oba wybory poprawne (spada + szybciej).</li><li>Suma: 3 pkt.</li></ul>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Rotawirus to najczęstsza przyczyna ciężkiej biegunki niemowląt na świecie:</p>\n<ul><li>~125 mln zachorowań rocznie globalnie.</li><li>~200 000 zgonów rocznie (głównie kraje rozwijające się).</li><li>Szczepionka rotawirusowa (Rotarix, RotaTeq) — od 2006 r. dramatycznie zredukowała śmiertelność.</li><li>W Polsce obowiązkowa szczepionka dla niemowląt od 2021 r.</li></ul>\n<p>Doustna terapia nawadniająca (ORS - oral rehydration solution) = woda + sól + glukoza w specyficznych proporcjach. Cudo medycyny rozwijającego się świata — uratowała miliony dzieci od śmierci z odwodnienia.</p>\n<p>Działanie: glukoza wspomaga wchłanianie sodu przez kotransporter SGLT1 w enterocytach (sodium-glucose linked transporter). Sód ciągnie wodę z powrotem do osocza. To genialne, bo ratuje życie bez kroplówki dożylnej.</p>\n<p>Cholera = identyczny mechanizm jak rotawirus, ale toksyna CTX aktywuje cAMP zamiast Ca²⁺. Skutek ten sam: aktywna sekrecja Cl⁻ → masywna biegunka. Bez nawadniania śmiertelność cholery ~50%, z ORS — poniżej 1%.</p>\n<p>Typowy błąd: Pułapka 12.1 — niewspomnienie <strong>enzymów trawiennych</strong> (laktazy/sacharazy). Klucz: dlaczego cukry zostają w jelicie? Bo enzymy zostały zniszczone (enterocyty wierzchołkowe = miejsce syntezy enzymów). Pułapka 12.1 — opisanie tylko jednego mechanizmu. Zadanie żąda <strong>dwóch</strong>: pasywnego osmotycznego (wczyganie wody) + aktywnego wydzielania (przez chlorki / Cl⁻). Pułapka 12.2 — odpowiedź &quot;wolniej&quot;. Przy odwodnieniu serce <strong>przyspiesza</strong> (mniejsze ciśnienie wymaga większej częstotliwości skurczów, by tłoczyć tę samą ilość krwi).</p>"}]}