{"id":"biologia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/12.3","paper_id":"biologia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"12.3","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 12.3. (0-1)\nWyjaśnij, dlaczego obniżenie tempa metabolizmu przy niskim stężeniu glukozy we\nkrwi zwiększa szanse przeżycia chorego ssaka.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 12.3. (0-1)\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nIV. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów\nbiologicznych. Zdający:\n1) […] wyjaśnia związki przyczynowo-\n-skutkowe między procesami i zjawiskami\n[…].\nXI. Funkcjonowanie zwierząt.\n1. Podstawowe zasady budowy\ni funkcjonowania organizmu zwierzęcego.\nZdający:\n7) wykazuje związek między […]\ntemperaturą ciała, a zapotrzebowaniem\nenergetycznym organizmu.\nZasady oceniania\n1 pkt - za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do zmniejszonego zużycia glukozy\nw wyniku zmniejszonego zapotrzebowania energetycznego organizmu\n(np. ograniczanie oddychania komórkowego, zmniejszenie zużycia ATP, obniżenie\ntemperatury ciała).\n0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nPrzykładowe rozwiązania\nSkutkuje to obniżeniem aktywności enzymów, m.in. katalizujących procesy\nwewnątrzkomórkowego oddychania tlenowego, co jest przyczyną mniejszego zużycia\nglukozy.\nSpadek intensywności oddychania wewnątrzkomórkowego - jednego z głównych\nszlaków metabolicznych - prowadzi do wolniejszego zużywania glukozy.\nObniżenie tempa metabolizmu zwierzęcia stałocieplnego skutkuje zmniejszeniem\ntemperatury ciała. W takich warunkach reakcje chemiczne zachodzą wolniej i organizm\nzużywa mniej glukozy.\nZmniejszenie tempa metabolizmu ogranicza zużycie ATP, który powstaje w wyniku\nkatabolizmu glukozy. Organizm oszczędza więc w ten sposób glukozę.\nPrzy niskim tempie metabolizmu organizm zużywa mniej glukozy, bo utrzymuje niższą\ntemperaturę ciała, a utrzymanie odpowiednio wysokiego poziomu glukozy we krwi jest\nkonieczne do prawidłowego funkcjonowania, np. mózgu.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Obniżenie tempa metabolizmu zmniejsza zapotrzebowanie komórek na glukozę, dzięki czemu jej niedobór nie prowadzi natychmiast do nieodwracalnego uszkodzenia kluczowych narządów (przede wszystkim mózgu), co wydłuża czas przeżycia chorego ssaka.**\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny: bilans podaży i popytu na energię\n\n**Krok 1 - Problem: niedobór substratu energetycznego**\n\nGlukoza jest głównym substratem oddychania komórkowego. Reakcja sumaryczna:\n\n\\[\\ce{C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O + energia (ATP)}\\]\n\nPrzy niskim stężeniu glukozy we krwi - podaż substratu **spada**.\n\n**Krok 2 - Co to znaczy dla komórek?**\n\nKomórki muszą wytwarzać ATP w ilości odpowiadającej **bieżącemu zapotrzebowaniu metabolicznemu** (skurcze mięśni, synteza białek, transport aktywny, termoregulacja itd.). Jeśli popyt na ATP jest wysoki, a podaż glukozy niska → **deficyt energetyczny**.\n\n**Krok 3 - Obniżenie tempa metabolizmu = zmniejszenie popytu na ATP**\n\nWolniejszy metabolizm oznacza, że komórki zużywają mniej ATP na jednostkę czasu → potrzebują mniej glukozy na jednostkę czasu.\n\n**Krok 4 - Efekt: glukoza „starcza\" na dłużej**\n\nPozostała glukoza (z krwi + rezerwy glikogenu w wątrobie) zostaje proporcjonalnie wolniej zużywana → **niebezpieczny poziom hipoglikemii jest odsunięty w czasie**, co daje organizmowi szansę na wyrównanie poziomu cukru (przez glukoneogenezę, dostarczenie pokarmu, interwencję lekarską).\n\n**Kluczowy wniosek:** To klasyczna **zasada bilansu energetycznego** - jeśli nie można zwiększyć podaży, trzeba zmniejszyć popyt.\n\n## Sposób 2 - Priorytetyzacja narządów krytycznie zależnych od glukozy\n\n**Mózg jest obligatoryjnym konsumentem glukozy.**\n\nW przeciwieństwie do mięśni czy tkanki tłuszczowej, neurony **nie mogą efektywnie przestawić się na kwasy tłuszczowe** (nie posiadają wystarczającej aktywności β-oksydacji w mitochondriach). Mózg dorosłego ssaka zużywa ~20% całej energii przy zaledwie ~2% masy ciała.\n\n| Narząd | Alternatywne paliwo przy hipoglikemii? | Konsekwencja niedoboru glukozy |\n| Mózg | ❌ (ciała ketonowe dopiero po ~24-48 h adaptacji) | Drgawki, utrata przytomności, śmierć neuronów |\n| Serce | ✅ (kwasy tłuszczowe, mleczan) | Arytmia (wtórna) |\n| Mięśnie | ✅ (kwasy tłuszczowe, glikogen własny) | Osłabienie (tolerowane) |\n\n**Przy wolniejszym metabolizmie ogólnym** - organizm redukuje aktywność tkanek „nieestatycznych\" (mięśnie, termoregulacja, trawienie), a dostępna glukoza jest kierowana do **mózgu i serca** w proporcjonalnie wystarczającej ilości. Narządy krytyczne działają - ssak przeżywa.\n\n## Sposób 3 - Analogia do hibernacji i wymuszonej hipotermii\n\nWiele ssaków w warunkach niedoboru pokarmu (głodówka, hibernacja) **aktywnie obniża tempo metabolizmu** - spada temperatura ciała, zwalnia tętno, zmniejsza się wentylacja płuc. Np. u niedźwiedzia w zimowym śnie BMR spada do ~25% wartości aktywnej.\n\n**Mechanizm identyczny jak w zadaniu:**\n- Mniej ATP potrzebne na ogrzewanie ciała (obniżona temperatura = mniejszy gradient termiczny)\n- Mniej ATP potrzebne na pracę mięśni, perystaltykę, syntezę białek\n\nChory ssak przy hipoglikemii reaguje analogicznie: **spowolnienie = strategia przetrwania** przez minimalizację kosztów energetycznych do czasu ustąpienia kryzysu.\n\n> To ewolucyjnie wyselekcjonowany mechanizm adaptacyjny - organizmy, które nie potrafiły ograniczyć metabolizmu przy hipoglikemii, ginęły szybciej.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> 📋 Oficjalny schemat oceniania CKE (Zasady oceniania rozwiązań zadań), zadanie 12.3:\n>\n> - 1 pkt - za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do zmniejszonego zużycia glukozy w wyniku zmniejszonego zapotrzebowania energetycznego organizmu (np. ograniczanie oddychania komórkowego, zmniejszenie zużycia ATP, obniżenie temperatury ciała).\n> - 0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\n\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - odpowiedź opiera się na znajomości mechanizmu biologicznego (oddychanie komórkowe, energetyka komórki, zależność mózgu od glukozy).\n\nPomocniczo można powołać się na:\n> 📖 **Karta wzorów CKE str. 4 - hydroliza ATP:**\n> \\[\\ce{ATP + H2O -> ADP + P_i + H^+}\\]\n> Wolniejszy metabolizm = mniejsza liczba cząsteczek ATP syntezowanych i hydrolizowanych na sekundę = mniejsze zapotrzebowanie na glukozę jako substrat do ich wytworzenia.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Napisanie tylko „organizm oszczędza energię\" **bez wskazania konsekwencji** (glukoza starcza na dłużej / komórki kluczowe nie obumierają) = **0 pkt**. Klucz wymaga wyjaśnienia przyczynowo-skutkowego, nie tylko stwierdzenia faktu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mylenie **tempa metabolizmu** z **produkcją glukozy** - to nie jest zadanie o glukoneogenezie ani o uwalnianiu glikogenu. Chodzi o **zmniejszenie zużycia**, a nie o zwiększenie podaży.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Unikaj sformułowania „bo organizm nie potrzebuje glukozy\" - to błąd merytoryczny. Organizm **nadal potrzebuje** glukozy, tylko **w mniejszej ilości na jednostkę czasu** - to fundamentalna różnica.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W odpowiedzi warto użyć słowa **„kluczowe narządy\"** lub wprost **„mózg\"** - to sygnał dla egzaminatora, że rozumiesz biologiczną specyfikę zależności od glukozy, co może zadecydować o przyznaniu punktu w przypadku krótkiej odpowiedzi.","image":"img/biologia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-12.3.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":17,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 12.3. (0-1)<br>Wyjaśnij, dlaczego obniżenie tempa metabolizmu przy niskim stężeniu glukozy we<br>krwi zwiększa szanse przeżycia chorego ssaka.</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 12.3. (0-1)<br>Wymaganie ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>IV. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów<br>biologicznych. Zdający:</p>\n<ol><li>[…] wyjaśnia związki przyczynowo-</li></ol>\n<p>-skutkowe między procesami i zjawiskami<br>[…].<br>XI. Funkcjonowanie zwierząt.</p>\n<ol><li>Podstawowe zasady budowy</li></ol>\n<p>i funkcjonowania organizmu zwierzęcego.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>wykazuje związek między […]</li></ol>\n<p>temperaturą ciała, a zapotrzebowaniem<br>energetycznym organizmu.<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do zmniejszonego zużycia glukozy<br>w wyniku zmniejszonego zapotrzebowania energetycznego organizmu<br>(np. ograniczanie oddychania komórkowego, zmniejszenie zużycia ATP, obniżenie<br>temperatury ciała).<br>0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Przykładowe rozwiązania<br>Skutkuje to obniżeniem aktywności enzymów, m.in. katalizujących procesy<br>wewnątrzkomórkowego oddychania tlenowego, co jest przyczyną mniejszego zużycia<br>glukozy.<br>Spadek intensywności oddychania wewnątrzkomórkowego - jednego z głównych<br>szlaków metabolicznych - prowadzi do wolniejszego zużywania glukozy.<br>Obniżenie tempa metabolizmu zwierzęcia stałocieplnego skutkuje zmniejszeniem<br>temperatury ciała. W takich warunkach reakcje chemiczne zachodzą wolniej i organizm<br>zużywa mniej glukozy.<br>Zmniejszenie tempa metabolizmu ogranicza zużycie ATP, który powstaje w wyniku<br>katabolizmu glukozy. Organizm oszczędza więc w ten sposób glukozę.<br>Przy niskim tempie metabolizmu organizm zużywa mniej glukozy, bo utrzymuje niższą<br>temperaturę ciała, a utrzymanie odpowiednio wysokiego poziomu glukozy we krwi jest<br>konieczne do prawidłowego funkcjonowania, np. mózgu.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p><strong>Obniżenie tempa metabolizmu zmniejsza zapotrzebowanie komórek na glukozę, dzięki czemu jej niedobór nie prowadzi natychmiast do nieodwracalnego uszkodzenia kluczowych narządów (przede wszystkim mózgu), co wydłuża czas przeżycia chorego ssaka.</strong></p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm biologiczny: bilans podaży i popytu na energię</h4>\n<p><strong>Krok 1 - Problem: niedobór substratu energetycznego</strong></p>\n<p>Glukoza jest głównym substratem oddychania komórkowego. Reakcja sumaryczna:</p>\n<p>\\[\\ce{C6H12O6 + 6O2 -&gt; 6CO2 + 6H2O + energia (ATP)}\\]</p>\n<p>Przy niskim stężeniu glukozy we krwi - podaż substratu <strong>spada</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 2 - Co to znaczy dla komórek?</strong></p>\n<p>Komórki muszą wytwarzać ATP w ilości odpowiadającej <strong>bieżącemu zapotrzebowaniu metabolicznemu</strong> (skurcze mięśni, synteza białek, transport aktywny, termoregulacja itd.). Jeśli popyt na ATP jest wysoki, a podaż glukozy niska → <strong>deficyt energetyczny</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 3 - Obniżenie tempa metabolizmu = zmniejszenie popytu na ATP</strong></p>\n<p>Wolniejszy metabolizm oznacza, że komórki zużywają mniej ATP na jednostkę czasu → potrzebują mniej glukozy na jednostkę czasu.</p>\n<p><strong>Krok 4 - Efekt: glukoza „starcza&quot; na dłużej</strong></p>\n<p>Pozostała glukoza (z krwi + rezerwy glikogenu w wątrobie) zostaje proporcjonalnie wolniej zużywana → <strong>niebezpieczny poziom hipoglikemii jest odsunięty w czasie</strong>, co daje organizmowi szansę na wyrównanie poziomu cukru (przez glukoneogenezę, dostarczenie pokarmu, interwencję lekarską).</p>\n<p><strong>Kluczowy wniosek:</strong> To klasyczna <strong>zasada bilansu energetycznego</strong> - jeśli nie można zwiększyć podaży, trzeba zmniejszyć popyt.</p>\n<h4>Sposób 2 - Priorytetyzacja narządów krytycznie zależnych od glukozy</h4>\n<p><strong>Mózg jest obligatoryjnym konsumentem glukozy.</strong></p>\n<p>W przeciwieństwie do mięśni czy tkanki tłuszczowej, neurony <strong>nie mogą efektywnie przestawić się na kwasy tłuszczowe</strong> (nie posiadają wystarczającej aktywności β-oksydacji w mitochondriach). Mózg dorosłego ssaka zużywa ~20% całej energii przy zaledwie ~2% masy ciała.</p>\n<p>| Narząd | Alternatywne paliwo przy hipoglikemii? | Konsekwencja niedoboru glukozy |<br>| Mózg | ❌ (ciała ketonowe dopiero po ~24-48 h adaptacji) | Drgawki, utrata przytomności, śmierć neuronów |<br>| Serce | ✅ (kwasy tłuszczowe, mleczan) | Arytmia (wtórna) |<br>| Mięśnie | ✅ (kwasy tłuszczowe, glikogen własny) | Osłabienie (tolerowane) |</p>\n<p><strong>Przy wolniejszym metabolizmie ogólnym</strong> - organizm redukuje aktywność tkanek „nieestatycznych&quot; (mięśnie, termoregulacja, trawienie), a dostępna glukoza jest kierowana do <strong>mózgu i serca</strong> w proporcjonalnie wystarczającej ilości. Narządy krytyczne działają - ssak przeżywa.</p>\n<h4>Sposób 3 - Analogia do hibernacji i wymuszonej hipotermii</h4>\n<p>Wiele ssaków w warunkach niedoboru pokarmu (głodówka, hibernacja) <strong>aktywnie obniża tempo metabolizmu</strong> - spada temperatura ciała, zwalnia tętno, zmniejsza się wentylacja płuc. Np. u niedźwiedzia w zimowym śnie BMR spada do ~25% wartości aktywnej.</p>\n<p><strong>Mechanizm identyczny jak w zadaniu:</strong></p>\n<ul><li>Mniej ATP potrzebne na ogrzewanie ciała (obniżona temperatura = mniejszy gradient termiczny)</li><li>Mniej ATP potrzebne na pracę mięśni, perystaltykę, syntezę białek</li></ul>\n<p>Chory ssak przy hipoglikemii reaguje analogicznie: <strong>spowolnienie = strategia przetrwania</strong> przez minimalizację kosztów energetycznych do czasu ustąpienia kryzysu.</p>\n<blockquote>To ewolucyjnie wyselekcjonowany mechanizm adaptacyjny - organizmy, które nie potrafiły ograniczyć metabolizmu przy hipoglikemii, ginęły szybciej.</blockquote>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<blockquote>📋 Oficjalny schemat oceniania CKE (Zasady oceniania rozwiązań zadań), zadanie 12.3:<br><br>- 1 pkt - za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do zmniejszonego zużycia glukozy w wyniku zmniejszonego zapotrzebowania energetycznego organizmu (np. ograniczanie oddychania komórkowego, zmniejszenie zużycia ATP, obniżenie temperatury ciała).<br>- 0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.</blockquote>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<p>W tym zadaniu <strong>nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów</strong> - odpowiedź opiera się na znajomości mechanizmu biologicznego (oddychanie komórkowe, energetyka komórki, zależność mózgu od glukozy).</p>\n<p>Pomocniczo można powołać się na:</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE str. 4 - hydroliza ATP:</strong><br>\\[\\ce{ATP + H2O -&gt; ADP + P_i + H^+}\\]<br>Wolniejszy metabolizm = mniejsza liczba cząsteczek ATP syntezowanych i hydrolizowanych na sekundę = mniejsze zapotrzebowanie na glukozę jako substrat do ich wytworzenia.</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Napisanie tylko „organizm oszczędza energię&quot; <strong>bez wskazania konsekwencji</strong> (glukoza starcza na dłużej / komórki kluczowe nie obumierają) = <strong>0 pkt</strong>. Klucz wymaga wyjaśnienia przyczynowo-skutkowego, nie tylko stwierdzenia faktu.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Mylenie <strong>tempa metabolizmu</strong> z <strong>produkcją glukozy</strong> - to nie jest zadanie o glukoneogenezie ani o uwalnianiu glikogenu. Chodzi o <strong>zmniejszenie zużycia</strong>, a nie o zwiększenie podaży.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Unikaj sformułowania „bo organizm nie potrzebuje glukozy&quot; - to błąd merytoryczny. Organizm <strong>nadal potrzebuje</strong> glukozy, tylko <strong>w mniejszej ilości na jednostkę czasu</strong> - to fundamentalna różnica.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> W odpowiedzi warto użyć słowa <strong>„kluczowe narządy&quot;</strong> lub wprost <strong>„mózg&quot;</strong> - to sygnał dla egzaminatora, że rozumiesz biologiczną specyfikę zależności od glukozy, co może zadecydować o przyznaniu punktu w przypadku krótkiej odpowiedzi.</blockquote>"}]}