{"id":"biologia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/12.1","paper_id":"biologia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"12.1","points":2,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 12.1. (0-2)\nWyjaśnij, w jaki sposób infekcja rotawirusowa doprowadza do zwiększonej utraty\nwody. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm osmotycznego zatrzymywania wody\nw treści jelitowej oraz mechanizm osmotycznego wydzielania wody do treści jelitowej.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 12.1. (0-2)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nIV. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów\nbiologicznych. Zdający:\n1) interpretuje informacje i wyjaśnia związki\nprzyczynowo-skutkowe między procesami\ni zjawiskami […].\nI. Pogłębianie wiedzy z zakresu\nróżnorodności biologicznej oraz zjawisk\ni procesów biologicznych zachodzących na\nróżnych poziomach organizacji życia.\nZdający:\n3) wykazuje związki pomiędzy strukturą\ni funkcją na różnych poziomach organizacji\nżycia;\n4) objaśnia funkcjonowanie organizmu\nczłowieka na różnych poziomach złożoności\n[…].\nII. Komórka. Zdający:\n4) wyjaśnia rolę błony komórkowej […]\nw procesach osmotycznych.\nXI. Funkcjonowanie zwierząt.\n2. Porównanie poszczególnych czynności\nżyciowych zwierząt, z uwzględnieniem\nstruktur odpowiedzialnych za ich\nprzeprowadzanie.\n1) Odżywianie się. Zdający:\nf) przedstawia proces trawienia\nposzczególnych składników pokarmowych\n[…],\ng) przedstawia proces wchłaniania\nposzczególnych produktów trawienia\nskładników pokarmowych w przewodzie\npokarmowym człowieka.\nZasady oceniania\n2 pkt - za poprawne wyjaśnienie patomechanizmu biegunki osmotycznej, uwzględniające\nzwiększone stężenie disacharydów ORAZ biegunki sekrecyjnej, uwzględniające\nwydzielanie do treści jelita jonów chlorkowych, co skutkuje hipertonicznością treści\njelitowej względem tkanki jelita.\n1 pkt - za poprawne wyjaśnienie patomechanizmu biegunki osmotycznej ALBO biegunki\nsekrecyjnej.\n0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\n• Zanik mikrokosmków w jelicie cienkim skutkuje ograniczeniem trawienia disacharydów,\na więc aktywne osmotycznie związki pozostają w jelicie i hamują wchłanianie wody\nz jelita. Dodatkowo woda wypływa z enterocytów z powodu podwyższonego stężenia\njonów chlorkowych w świetle jelita.\n• Niestrawione dwucukry nie mogą być wchłonięte z przewodu pokarmowego, a są to\nzwiązki osmotycznie czynne - związana z nimi woda pokarmowa pozostaje w jelicie.\nWydzielanie jonów chlorkowych z komórek nabłonka do światła jelita jest z kolei\nprzyczyną napływu wody z enterocytów do światła jelita.\n• Zalegające w jelicie dwucukry są osmotycznie czynne, dlatego woda jest zatrzymywana\nw jelicie. Poza tym podwyższone stężenie Cl- jest przyczyną wypływania wody\nz enterocytów.\n• W treści jelitowej jest dużo związków osmotycznie czynnych: niestrawione dwucukry oraz\nwydzielane do jelita jony chlorkowe, i dlatego enterocyty wydzielają wodę do światła jelita.\nUwagi:\nNie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do ograniczonego wchłaniania wody\nz jelita ze względu na zanikanie mikrokosmków, ponieważ zjawisko dotyczy tylko\nszczytowych części kosmków i nie wpływa znacząco na ilość wody, która może przechodzić\nmiędzy treścią jelitową a wnętrzem enterocytów.\nNie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono nazwy „rotawirusy” i „retrowirusy”.","solution":"**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.","image":"img/biologia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-12.1.webp","solution_image":null,"topics":"wirusologia, rotawirusy, biegunka, osmoza, enterocyty, odwodnienie, nietolerancja laktozy, metabolizm","page_from":16,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 12.1. (0-2)<br>Wyjaśnij, w jaki sposób infekcja rotawirusowa doprowadza do zwiększonej utraty<br>wody. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm osmotycznego zatrzymywania wody<br>w treści jelitowej oraz mechanizm osmotycznego wydzielania wody do treści jelitowej.</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 12.1. (0-2)<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>IV. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów<br>biologicznych. Zdający:</p>\n<ol><li>interpretuje informacje i wyjaśnia związki</li></ol>\n<p>przyczynowo-skutkowe między procesami<br>i zjawiskami […].<br>I. Pogłębianie wiedzy z zakresu<br>różnorodności biologicznej oraz zjawisk<br>i procesów biologicznych zachodzących na<br>różnych poziomach organizacji życia.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>wykazuje związki pomiędzy strukturą</li></ol>\n<p>i funkcją na różnych poziomach organizacji<br>życia;</p>\n<ol><li>objaśnia funkcjonowanie organizmu</li></ol>\n<p>człowieka na różnych poziomach złożoności<br>[…].<br>II. Komórka. Zdający:</p>\n<ol><li>wyjaśnia rolę błony komórkowej […]</li></ol>\n<p>w procesach osmotycznych.<br>XI. Funkcjonowanie zwierząt.</p>\n<ol><li>Porównanie poszczególnych czynności</li></ol>\n<p>życiowych zwierząt, z uwzględnieniem<br>struktur odpowiedzialnych za ich<br>przeprowadzanie.</p>\n<ol><li>Odżywianie się. Zdający:</li></ol>\n<p>f) przedstawia proces trawienia<br>poszczególnych składników pokarmowych<br>[…],<br>g) przedstawia proces wchłaniania<br>poszczególnych produktów trawienia<br>składników pokarmowych w przewodzie<br>pokarmowym człowieka.<br>Zasady oceniania<br>2 pkt - za poprawne wyjaśnienie patomechanizmu biegunki osmotycznej, uwzględniające<br>zwiększone stężenie disacharydów ORAZ biegunki sekrecyjnej, uwzględniające<br>wydzielanie do treści jelita jonów chlorkowych, co skutkuje hipertonicznością treści<br>jelitowej względem tkanki jelita.<br>1 pkt - za poprawne wyjaśnienie patomechanizmu biegunki osmotycznej ALBO biegunki<br>sekrecyjnej.<br>0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>• Zanik mikrokosmków w jelicie cienkim skutkuje ograniczeniem trawienia disacharydów,<br>a więc aktywne osmotycznie związki pozostają w jelicie i hamują wchłanianie wody<br>z jelita. Dodatkowo woda wypływa z enterocytów z powodu podwyższonego stężenia<br>jonów chlorkowych w świetle jelita.<br>• Niestrawione dwucukry nie mogą być wchłonięte z przewodu pokarmowego, a są to<br>związki osmotycznie czynne - związana z nimi woda pokarmowa pozostaje w jelicie.<br>Wydzielanie jonów chlorkowych z komórek nabłonka do światła jelita jest z kolei<br>przyczyną napływu wody z enterocytów do światła jelita.<br>• Zalegające w jelicie dwucukry są osmotycznie czynne, dlatego woda jest zatrzymywana<br>w jelicie. Poza tym podwyższone stężenie Cl- jest przyczyną wypływania wody<br>z enterocytów.<br>• W treści jelitowej jest dużo związków osmotycznie czynnych: niestrawione dwucukry oraz<br>wydzielane do jelita jony chlorkowe, i dlatego enterocyty wydzielają wodę do światła jelita.<br>Uwagi:<br>Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do ograniczonego wchłaniania wody<br>z jelita ze względu na zanikanie mikrokosmków, ponieważ zjawisko dotyczy tylko<br>szczytowych części kosmków i nie wpływa znacząco na ilość wody, która może przechodzić<br>między treścią jelitową a wnętrzem enterocytów.<br>Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono nazwy „rotawirusy” i „retrowirusy”.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p><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.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p><strong>Mechanizm 1 (osmotyczne zatrzymywanie wody):</strong> Niedobór disacharydaz → niestrawione disacharydy kumulują się w świetle jelita → zwiększają ciśnienie osmotyczne treści jelitowej → woda zatrzymywana jest w świetle jelita (nie wchłania się do krwi).</p>\n<p><strong>Mechanizm 2 (osmotyczne wydzielanie wody):</strong> Zakażone komórki wydzielają jony \\(\\ce{Cl-}\\) do światła jelita → wzrasta ciśnienie osmotyczne treści jelitowej → woda osmotycznie przemieszcza się z komórek/krwi do światła jelita.</p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku</h4>\n<h5>Ścieżka A: Osmotyczne <strong>zatrzymywanie</strong> wody</h5>\n<ol><li>Rotawirus namnaża się w szczytowych komórkach kosmków → mikrokosmki zanikają, komórki się złuszczają.</li><li>Utrata szczytowych części kosmków = utrata rąbka szczoteczkowego → <strong>niedobór disacharydaz</strong> (maltazy, laktazy, sacharazy).</li><li>Disacharydy (laktoza, maltoza, sacharoza) z diety <strong>nie są trawione</strong> → <strong>kumulują się w świetle jelita</strong>.</li><li>Disacharydy są <strong>osmotycznie czynne</strong> → podnoszą ciśnienie osmotyczne \\(\\Pi\\) treści jelitowej.</li><li>Wyższe ciśnienie osmotyczne w świetle jelita niż w naczyniach krwionośnych kosmków → <strong>woda nie przechodzi do krwi</strong> (osmoza jest odwrócona) → woda <strong>zostaje zatrzymana w treści jelitowej</strong>.</li></ol>\n<blockquote>Kluczowe słowo: <strong>osmotyczna biegunka</strong> - substancja niestrawna = substancja osmotycznie czynna = woda nie wchłania się.</blockquote>\n<h5>Ścieżka B: Osmotyczne <strong>wydzielanie</strong> wody</h5>\n<ol><li>Każda zakażona komórka <strong>aktywnie wydziela \\(\\ce{Cl-}\\)</strong> do światła jelita.</li><li>Jony \\(\\ce{Cl-}\\) są osmotycznie czynne → <strong>wzrasta ciśnienie osmotyczne</strong> w świetle jelita.</li><li>Gradient osmotyczny: wnętrze komórki/krew (niższe \\(\\Pi\\)) → światło jelita (wyższe \\(\\Pi\\)).</li><li>Woda przemieszcza się przez aquaporyny i przestrzenie między komórkami <strong>z krwi do światła jelita</strong> (zgodnie z gradientem osmotycznym).</li><li>Efekt: woda jest <strong>aktywnie „wyciągana&quot;</strong> do treści jelitowej.</li></ol>\n<h4>Sposób 2 - Potencjał wody: formalne ujęcie osmotyczne</h4>\n<p>Dla obu mechanizmów możemy zastosować pojęcie <strong>potencjału wody</strong> \\(\\Psi_W\\):</p>\n<p>\\[<br>\\Psi_W = \\Psi_S + \\Psi_P<br>\\]</p>\n<ul><li>\\(\\Psi_S\\) = potencjał osmotyczny (solute) - <strong>obniża się wraz ze wzrostem stężenia substancji osmotycznie czynnych</strong></li><li>\\(\\Psi_P\\) = potencjał ciśnienia (turgor)</li></ul>\n<p>W świetle jelita po infekcji:</p>\n<ul><li>wzrost stężenia disacharydów → \\(\\Psi_S^{jelito}\\) maleje (bardziej ujemny)</li><li>wzrost stężenia \\(\\ce{Cl-}\\) → \\(\\Psi_S^{jelito}\\) maleje jeszcze bardziej</li></ul>\n<p>Woda przemieszcza się zawsze z wyższego \\(\\Psi_W\\) (krew, komórki nabłonka) do niższego \\(\\Psi_W\\) (treść jelitowa) → <strong>woda napływa do jelita</strong> zamiast być wchłaniana.</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE str. 4 - Potencjał wody:</strong><br>\\(\\Psi_W = \\Psi_S + \\Psi_P\\)<br>Używamy do formalnego uzasadnienia kierunku ruchu wody. Obniżony \\(\\Psi_S\\) w świetle jelita (więcej substancji rozpuszczonych) = woda napływa do jelita.</blockquote>\n<h4>Sposób 3 - Porównanie z prawidłowym wchłanianiem wody</h4>\n<p>| Stan | Co się dzieje | Ruch wody |<br>| <strong>Zdrowe jelito</strong> | Disacharydy trawione → monosacharydy wchłaniane → \\(\\ce{Cl-}\\) absorbowany | Woda wchłaniana do krwi ✅ |<br>| <strong>Infekcja rotawirusem - brak enzymów</strong> | Disacharydy NIE trawione → kumulują się w świetle | Woda <strong>zatrzymana</strong> w jelicie ❌ |<br>| <strong>Infekcja rotawirusem - wydzielanie \\(\\ce{Cl-}\\)</strong> | \\(\\ce{Cl-}\\) wydzielany do światła jelita | Woda <strong>wyciągana</strong> z krwi do jelita ❌ |</p>\n<p>Oba mechanizmy działają <strong>jednocześnie</strong> i wzajemnie nasilają utratę wody.</p>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<blockquote>📋 Oficjalny schemat oceniania CKE (Zasady oceniania rozwiązań zadań), zadanie 12.1:<br><br>- 2 pkt - za poprawne wyjaśnienie patomechanizmu biegunki osmotycznej, uwzględniające zwiększone stężenie disacharydów ORAZ biegunki sekrecyjnej, uwzględniające wydzielanie do treści jelita jonów chlorkowych, co skutkuje hipertonicznością treści jelitowej względem tkanki jelita.<br>- 1 pkt - za poprawne wyjaśnienie patomechanizmu biegunki osmotycznej ALBO biegunki sekrecyjnej.<br>- 0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br><br><strong>Nie uznaje się (wg klucza CKE):</strong><br>- Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do ograniczonego wchłaniania wody<br>- Nie uznaje się odpowiedzi, w których pomylono nazwy &quot;rotawirusy&quot; i &quot;retrowirusy&quot;.</blockquote>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE str. 4 - Potencjał wody:</strong><br>\\(\\Psi_W = \\Psi_S + \\Psi_P\\)<br>Sekcja Biologia. Pokazuje, że woda przepływa z wyższego do niższego potencjału wody. Wzrost stężenia substancji osmotycznie czynnych (disacharydy, \\(\\ce{Cl-}\\)) obniża \\(\\Psi_S\\), co obniża \\(\\Psi_W\\) w świetle jelita → woda napływa do jelita.<br><br>W tym zadaniu wystarczy znajomość pojęcia <strong>ciśnienia osmotycznego</strong> i kierunku ruchu wody. Wzór \\(\\Psi_W\\) jest dodatkowym formalnym narzędziem uzasadnienia.</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwaga</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 1:</strong> Napisanie tylko &quot;biegunka powoduje utratę wody&quot; - to <strong>tautologia</strong>, klucz tego nie uzna. Trzeba wyjaśnić mechanizm <strong>dlaczego</strong> woda trafia do kału.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 2:</strong> Pominięcie jednego z dwóch mechanizmów - zadanie <strong>wprost wymaga obu</strong> (zatrzymywanie I wydzielanie). Za jeden mechanizm maksymalnie 1 pkt.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 3:</strong> Mylenie &quot;osmotyczne zatrzymywanie wody&quot; (woda nie wchłania się - disacharydy) z &quot;osmotycznym wydzielaniem wody&quot; (woda aktywnie wychodzi - \\(\\ce{Cl-}\\)). To są <strong>dwa oddzielne procesy</strong> - każdy ma inny czynnik osmotycznie czynny.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 4:</strong> Napisanie &quot;jony chlorkowe są wchłaniane zamiast wydzielane&quot; - treść mówi jednoznacznie: zakażone komórki <strong>wydzielają</strong> \\(\\ce{Cl-}\\) <strong>do</strong> światła jelita, nie absorbują go.</blockquote>"}]}