{"id":"biologia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad/12","paper_id":"biologia-2026-maj-matura-rozszerzona","number":"12","points":4,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2026,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 12.\nRyby chrzęstnoszkieletowe gromadzą we krwi duże ilości mocznika, którego całkowite\nstężenie osmotyczne we krwi jest równe stężeniu wody morskiej albo nawet je przekracza.\nOprócz mocznika, ważnym składnikiem krwi ryb chrzęstnoszkieletowych jest tlenek\ntrimetyloaminy (TMAO). Poniżej przedstawiono wyniki symulacji komputerowych wpływu\nwysokiej temperatury, mocznika o wysokim stężeniu (8 mol ∙ dm-3) oraz TMAO o dwóch\nróżnych stężeniach (1 mol ∙ dm-3, 4 mol ∙ dm-3) na strukturę przestrzenną białka - inhibitora\nchymotrypsyny 2 (CI2).\nObecność TMAO potwierdzono także w tkance mięśniowej wielu ryb kostno-\ni chrzęstnoszkieletowych. Przypuszcza się, że ten związek w mięśniach stabilizuje strukturę\nbiałek w warunkach wysokiego ciśnienia hydrostatycznego. Na poniższym wykresie\nprzedstawiono wyniki pomiaru zawartości TMAO w tkance mięśniowej ryb morskich żyjących\nna różnych głębokościach, uzyskane przez różne zespoły badawcze.\nNa podstawie: B.J. Bennion i V. Daggett, Counteraction […], „PNAS” 101(17), 2004;\nH. Laurent i in., The Ability of Trimethylamine N-oxide […], „Communications Chemistry” 5(116), 2022.\nstruktura\nkrystaliczna\ntylko woda\n25 °C\ntylko woda\n60 °C\ntylko woda\n125 °C\nTMAO, 1 mol ∙ dm-3\n25 °C\nTMAO, 4 mol ∙ dm-3\n60 °C\nTMAO, 4 mol ∙ dm-3\nmocznik, 8 mol ∙ dm-3\n60 °C\nmocznik, 8 mol ∙ dm-3\n60 °C\n0\n2000\n4000\n6000\n8000\n0\n200\n300\n400\n100\ngłębokość, m\nzawartość TMAO, mmol ∙ kg-1\nryby chrzęstnoszkieletowe\nryby kostnoszkieletowe\nLaxon i in. (2011)\nBockus i in. (2016)\nSamerotte i in. (2007)\nYancey i in. (2014)\nMBIP-R0_100","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **12.1. NT** 1. **N** — w symulacji z TMAO o stężeniu 4 mol·dm⁻³ w 60 °C struktura CI2 pozostała **zachowana**. TMAO **stabilizuje** białko. 2. **T** — w symulacji z samym mocznikiem (8 mol·dm⁻³) w 60 °C białko uległo **rozwinięciu**, czyli **denaturacji**. Mocznik jest czynnikiem **destabilizującym** strukturę przestrzenną białek. **12.2.** **Wniosek:** **TMAO chroni białko CI2 przed denaturacją wywołaną wysokim stężeniem mocznika** — stabilizuje jego strukturę przestrzenną. Świadczy o tym porównanie dwóch symulacji w tej samej temperaturze 60 °C: - **sam mocznik 8 mol·dm⁻³** → struktura **rozwinięta** (denaturacja), - **mocznik 8 mol·dm⁻³ + TMAO 4 mol·dm⁻³** → struktura **zachowana**. TMAO **znosi (kompensuje) destabilizujące działanie mocznika**. **12.3.** **Wniosek:** **zarówno u ryb kostnoszkieletowych, jak i chrzęstnoszkieletowych zawartość TMAO w tkance mięśniowej rośnie wraz ze wzrostem głębokości**, na której ryby występują. Dodatkowo — przy porównywalnej głębokości — **ryby chrzęstnoszkieletowe** mają zawartość TMAO **wyższą** niż kostnoszkieletowe, co wiąże się z koniecznością neutralizowania wysokiego stężenia mocznika w ich płynach ustrojowych. **12.4. PP** 1. **P** — dzięki gromadzeniu mocznika (i TMAO) całkowite stężenie osmotyczne płynów ustrojowych ryb chrzęstnoszkieletowych **dorównuje stężeniu wody morskiej lub je przekracza** — są więc **izotoniczne (lub lekko hipertoniczne)** względem otoczenia. 2. **P** — skoro płyny ustrojowe nie są **hipotoniczne** wobec wody morskiej, nie występuje gradient wymuszający ucieczkę wody z organizmu. Ryby te **nie tracą wody na drodze osmozy** — inaczej niż ryby kostnoszkieletowe morskie, które muszą stale pić wodę morską.\n\nTreść zadania (CKE)\n\nMocznik kontra TMAO — przeciwstawne działanie\n\nZwiązek | Wpływ na strukturę białka | Mechanizm\nmocznik | destabilizuje — sprzyja denaturacji | osłabia oddziaływania hydrofobowe, konkuruje o wiązania wodorowe\nTMAO | stabilizuje — chroni przed denaturacją | wzmacnia strukturę wody wokół białka, „wypycha\" je do formy zwiniętej\n\nStosunek stężeń w tkankach ryb chrzęstnoszkieletowych wynosi zwykle ok. 2 : 1 (mocznik : TMAO) — właśnie tyle, ile potrzeba, by oba efekty się zniosły. To podręcznikowy przykład kompensacji osmolitów.\n\nCzynniki denaturujące białka\n\nCzynnik | Co niszczy | Przykład\nwysoka temperatura | wiązania wodorowe, oddziaływania hydrofobowe | ścinanie białka jaja\nskrajne pH | wiązania jonowe | ścinanie mleka kwasem\nmocznik, chlorowodorek guanidyny | wiązania wodorowe | odczynniki laboratoryjne\nmetale ciężkie ($\\text{Pb}^{2+}$, $\\text{Hg}^{2+}$) | mostki disiarczkowe | zatrucia\nalkohole, detergenty | oddziaływania hydrofobowe | dezynfekcja\npromieniowanie, ultradźwięki | różne | sterylizacja\n\nDenaturacja niszczy struktury II-, III- i IV-rzędową, ale nie narusza struktury I-rzędowej — sekwencja aminokwasów pozostaje nienaruszona.\n\nOsmoregulacja u ryb — trzy strategie\n\nGrupa | Stosunek do otoczenia | Problem | Rozwiązanie\nryby słodkowodne | hipertoniczne | napływ wody, utrata soli | dużo rozcieńczonego moczu, aktywne pobieranie jonów przez skrzela, nie piją\nryby morskie kostnoszkieletowe | hipotoniczne | utrata wody | piją wodę morską, mało moczu, wydalanie soli przez skrzela\nryby chrzęstnoszkieletowe (morskie) | izotoniczne lub lekko hipertoniczne | brak utraty wody | gromadzenie mocznika i TMAO we krwi; nadmiar soli usuwa gruczoł odbytowy\n\nStrategia rekinów i płaszczek jest energetycznie najtańsza — zamiast walczyć z osmozą, dostosowują do niej stężenie własnych płynów.\n\nDlaczego TMAO rośnie z głębokością\n\nGłębokość | Ciśnienie | Zawartość TMAO\n0 m | 1 atm | najniższa\n1000 m | ~100 atm | średnia\n4000 m | ~400 atm | wysoka\n8000 m | ~800 atm | najwyższa\n\nWysokie ciśnienie hydrostatyczne destabilizuje białka — zaburza ich strukturę przestrzenną. TMAO działa jak piezolit: chroni białka przed rozfałdowaniem pod ciśnieniem. Istnieje nawet hipoteza, że fizjologiczna granica stężenia TMAO wyznacza maksymalną głębokość, na jakiej mogą żyć ryby (ok. 8200 m).\n\nObserwacja, wniosek, hipoteza\n\nPojęcie | Definicja | Przykład z zadania\nobserwacja / wynik | to, co zmierzono | „przy TMAO 4 mol·dm⁻³ struktura była zachowana\"\nwniosek | uogólnienie wynikające z porównania wyników | „TMAO chroni białko przed denaturacją\"\nhipoteza | przypuszczenie przed badaniem | „TMAO stabilizuje białka pod ciśnieniem\"\n\nZadania CKE bardzo często punktują wyłącznie wniosek — sam opis wyników nie wystarcza.\n\nPunktacja CKE\n\n- 12.1. 1 pkt — NT.\n- 12.2. 1 pkt — wniosek uwzględniający ograniczenie lub zapobieganie denaturacji CI2 wywołanej mocznikiem.\n- 12.3. 1 pkt — wniosek o wzroście zawartości TMAO wraz z głębokością u obu grup ryb.\n- 12.4. 1 pkt — PP.\n- Razem: 4 pkt.\n\nTypowy błąd: **W 12.1 trzeba czytać symulacje parami.** Każdy obrazek to osobny zestaw warunków — kluczowe jest wskazanie **właściwej** kombinacji temperatury, TMAO i mocznika. Punkt 1. dotyczy warunków **bez mocznika**, punkt 2. — **bez TMAO**. **W 12.2 klucz CKE odrzuca odpowiedzi o „renaturacji\".** TMAO **zapobiega** denaturacji, a nie odwraca ją po fakcie. Poprawne czasowniki: **chroni, stabilizuje, ogranicza, zapobiega**. **Wniosek to nie opis wyników.** „W próbie z TMAO struktura była zachowana\" to obserwacja. **Wnioskiem** jest uogólnienie: „TMAO chroni białko przed denaturacją wywołaną mocznikiem\". **W 12.3 polecenie wymaga odniesienia do OBU grup ryb.** Wniosek dotyczący tylko chrzęstnoszkieletowych albo tylko kostnoszkieletowych jest **niepełny** i nie punktuje. **W 12.4 kusi odpowiedź F przy pierwszym stwierdzeniu.** Intuicja mówi, że ryba musi mieć płyny mniej stężone niż morze — ale to prawda tylko dla ryb **kostnoszkieletowych**. Chrzęstnoszkieletowe rozwiązały problem odwrotnie: **podniosły** stężenie własnych płynów mocznikiem. **Uważaj na kierunek osmozy.** Woda przechodzi z roztworu **mniej stężonego do bardziej stężonego**. Ryba hipotoniczna wobec morza **traci** wodę; ryba izotoniczna — **nie traci**. **Mocznik u tych ryb nie jest odpadem, lecz osmolitem.** To odwrócenie typowej roli: u ssaków mocznik jest produktem wydalanym, u rekinów — **aktywnie zatrzymywanym** w nerkach składnikiem osmoregulacji.","image":"img/biologia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad-12.webp","solution_image":null,"topics":"denaturacja bialek, TMAO, mocznik, osmoregulacja ryb chrzestnoszkieletowych, adaptacje glebinowe","page_from":16,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2026 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 12.<br>Ryby chrzęstnoszkieletowe gromadzą we krwi duże ilości mocznika, którego całkowite<br>stężenie osmotyczne we krwi jest równe stężeniu wody morskiej albo nawet je przekracza.<br>Oprócz mocznika, ważnym składnikiem krwi ryb chrzęstnoszkieletowych jest tlenek<br>trimetyloaminy (TMAO). Poniżej przedstawiono wyniki symulacji komputerowych wpływu<br>wysokiej temperatury, mocznika o wysokim stężeniu (8 mol ∙ dm-3) oraz TMAO o dwóch<br>różnych stężeniach (1 mol ∙ dm-3, 4 mol ∙ dm-3) na strukturę przestrzenną białka - inhibitora<br>chymotrypsyny 2 (CI2).<br>Obecność TMAO potwierdzono także w tkance mięśniowej wielu ryb kostno-<br>i chrzęstnoszkieletowych. Przypuszcza się, że ten związek w mięśniach stabilizuje strukturę<br>białek w warunkach wysokiego ciśnienia hydrostatycznego. Na poniższym wykresie<br>przedstawiono wyniki pomiaru zawartości TMAO w tkance mięśniowej ryb morskich żyjących<br>na różnych głębokościach, uzyskane przez różne zespoły badawcze.<br>Na podstawie: B.J. Bennion i V. Daggett, Counteraction […], „PNAS” 101(17), 2004;<br>H. Laurent i in., The Ability of Trimethylamine N-oxide […], „Communications Chemistry” 5(116), 2022.<br>struktura<br>krystaliczna<br>tylko woda<br>25 °C<br>tylko woda<br>60 °C<br>tylko woda<br>125 °C<br>TMAO, 1 mol ∙ dm-3<br>25 °C<br>TMAO, 4 mol ∙ dm-3<br>60 °C<br>TMAO, 4 mol ∙ dm-3<br>mocznik, 8 mol ∙ dm-3<br>60 °C<br>mocznik, 8 mol ∙ dm-3<br>60 °C<br>0<br>2000<br>4000<br>6000<br>8000<br>0<br>200<br>300<br>400<br>100<br>głębokość, m<br>zawartość TMAO, mmol ∙ kg-1<br>ryby chrzęstnoszkieletowe<br>ryby kostnoszkieletowe<br>Laxon i in. (2011)<br>Bockus i in. (2016)<br>Samerotte i in. (2007)<br>Yancey i in. (2014)<br>MBIP-R0_100</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>12.1. NT</strong> 1. <strong>N</strong> — w symulacji z TMAO o stężeniu 4 mol·dm⁻³ w 60 °C struktura CI2 pozostała <strong>zachowana</strong>. TMAO <strong>stabilizuje</strong> białko. 2. <strong>T</strong> — w symulacji z samym mocznikiem (8 mol·dm⁻³) w 60 °C białko uległo <strong>rozwinięciu</strong>, czyli <strong>denaturacji</strong>. Mocznik jest czynnikiem <strong>destabilizującym</strong> strukturę przestrzenną białek. <strong>12.2.</strong> <strong>Wniosek:</strong> <strong>TMAO chroni białko CI2 przed denaturacją wywołaną wysokim stężeniem mocznika</strong> — stabilizuje jego strukturę przestrzenną. Świadczy o tym porównanie dwóch symulacji w tej samej temperaturze 60 °C: - <strong>sam mocznik 8 mol·dm⁻³</strong> → struktura <strong>rozwinięta</strong> (denaturacja), - <strong>mocznik 8 mol·dm⁻³ + TMAO 4 mol·dm⁻³</strong> → struktura <strong>zachowana</strong>. TMAO <strong>znosi (kompensuje) destabilizujące działanie mocznika</strong>. <strong>12.3.</strong> <strong>Wniosek:</strong> <strong>zarówno u ryb kostnoszkieletowych, jak i chrzęstnoszkieletowych zawartość TMAO w tkance mięśniowej rośnie wraz ze wzrostem głębokości</strong>, na której ryby występują. Dodatkowo — przy porównywalnej głębokości — <strong>ryby chrzęstnoszkieletowe</strong> mają zawartość TMAO <strong>wyższą</strong> niż kostnoszkieletowe, co wiąże się z koniecznością neutralizowania wysokiego stężenia mocznika w ich płynach ustrojowych. <strong>12.4. PP</strong> 1. <strong>P</strong> — dzięki gromadzeniu mocznika (i TMAO) całkowite stężenie osmotyczne płynów ustrojowych ryb chrzęstnoszkieletowych <strong>dorównuje stężeniu wody morskiej lub je przekracza</strong> — są więc <strong>izotoniczne (lub lekko hipertoniczne)</strong> względem otoczenia. 2. <strong>P</strong> — skoro płyny ustrojowe nie są <strong>hipotoniczne</strong> wobec wody morskiej, nie występuje gradient wymuszający ucieczkę wody z organizmu. Ryby te <strong>nie tracą wody na drodze osmozy</strong> — inaczej niż ryby kostnoszkieletowe morskie, które muszą stale pić wodę morską.</p>\n<p>Treść zadania (CKE)</p>\n<p>Mocznik kontra TMAO — przeciwstawne działanie</p>\n<p>Związek | Wpływ na strukturę białka | Mechanizm<br>mocznik | destabilizuje — sprzyja denaturacji | osłabia oddziaływania hydrofobowe, konkuruje o wiązania wodorowe<br>TMAO | stabilizuje — chroni przed denaturacją | wzmacnia strukturę wody wokół białka, „wypycha&quot; je do formy zwiniętej</p>\n<p>Stosunek stężeń w tkankach ryb chrzęstnoszkieletowych wynosi zwykle ok. 2 : 1 (mocznik : TMAO) — właśnie tyle, ile potrzeba, by oba efekty się zniosły. To podręcznikowy przykład kompensacji osmolitów.</p>\n<p>Czynniki denaturujące białka</p>\n<p>Czynnik | Co niszczy | Przykład<br>wysoka temperatura | wiązania wodorowe, oddziaływania hydrofobowe | ścinanie białka jaja<br>skrajne pH | wiązania jonowe | ścinanie mleka kwasem<br>mocznik, chlorowodorek guanidyny | wiązania wodorowe | odczynniki laboratoryjne<br>metale ciężkie ($\\text{Pb}^{2+}$, $\\text{Hg}^{2+}$) | mostki disiarczkowe | zatrucia<br>alkohole, detergenty | oddziaływania hydrofobowe | dezynfekcja<br>promieniowanie, ultradźwięki | różne | sterylizacja</p>\n<p>Denaturacja niszczy struktury II-, III- i IV-rzędową, ale nie narusza struktury I-rzędowej — sekwencja aminokwasów pozostaje nienaruszona.</p>\n<p>Osmoregulacja u ryb — trzy strategie</p>\n<p>Grupa | Stosunek do otoczenia | Problem | Rozwiązanie<br>ryby słodkowodne | hipertoniczne | napływ wody, utrata soli | dużo rozcieńczonego moczu, aktywne pobieranie jonów przez skrzela, nie piją<br>ryby morskie kostnoszkieletowe | hipotoniczne | utrata wody | piją wodę morską, mało moczu, wydalanie soli przez skrzela<br>ryby chrzęstnoszkieletowe (morskie) | izotoniczne lub lekko hipertoniczne | brak utraty wody | gromadzenie mocznika i TMAO we krwi; nadmiar soli usuwa gruczoł odbytowy</p>\n<p>Strategia rekinów i płaszczek jest energetycznie najtańsza — zamiast walczyć z osmozą, dostosowują do niej stężenie własnych płynów.</p>\n<p>Dlaczego TMAO rośnie z głębokością</p>\n<p>Głębokość | Ciśnienie | Zawartość TMAO<br>0 m | 1 atm | najniższa<br>1000 m | ~100 atm | średnia<br>4000 m | ~400 atm | wysoka<br>8000 m | ~800 atm | najwyższa</p>\n<p>Wysokie ciśnienie hydrostatyczne destabilizuje białka — zaburza ich strukturę przestrzenną. TMAO działa jak piezolit: chroni białka przed rozfałdowaniem pod ciśnieniem. Istnieje nawet hipoteza, że fizjologiczna granica stężenia TMAO wyznacza maksymalną głębokość, na jakiej mogą żyć ryby (ok. 8200 m).</p>\n<p>Obserwacja, wniosek, hipoteza</p>\n<p>Pojęcie | Definicja | Przykład z zadania<br>obserwacja / wynik | to, co zmierzono | „przy TMAO 4 mol·dm⁻³ struktura była zachowana&quot;<br>wniosek | uogólnienie wynikające z porównania wyników | „TMAO chroni białko przed denaturacją&quot;<br>hipoteza | przypuszczenie przed badaniem | „TMAO stabilizuje białka pod ciśnieniem&quot;</p>\n<p>Zadania CKE bardzo często punktują wyłącznie wniosek — sam opis wyników nie wystarcza.</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>12.1. 1 pkt — NT.</li><li>12.2. 1 pkt — wniosek uwzględniający ograniczenie lub zapobieganie denaturacji CI2 wywołanej mocznikiem.</li><li>12.3. 1 pkt — wniosek o wzroście zawartości TMAO wraz z głębokością u obu grup ryb.</li><li>12.4. 1 pkt — PP.</li><li>Razem: 4 pkt.</li></ul>\n<p>Typowy błąd: <strong>W 12.1 trzeba czytać symulacje parami.</strong> Każdy obrazek to osobny zestaw warunków — kluczowe jest wskazanie <strong>właściwej</strong> kombinacji temperatury, TMAO i mocznika. Punkt 1. dotyczy warunków <strong>bez mocznika</strong>, punkt 2. — <strong>bez TMAO</strong>. <strong>W 12.2 klucz CKE odrzuca odpowiedzi o „renaturacji&quot;.</strong> TMAO <strong>zapobiega</strong> denaturacji, a nie odwraca ją po fakcie. Poprawne czasowniki: <strong>chroni, stabilizuje, ogranicza, zapobiega</strong>. <strong>Wniosek to nie opis wyników.</strong> „W próbie z TMAO struktura była zachowana&quot; to obserwacja. <strong>Wnioskiem</strong> jest uogólnienie: „TMAO chroni białko przed denaturacją wywołaną mocznikiem&quot;. <strong>W 12.3 polecenie wymaga odniesienia do OBU grup ryb.</strong> Wniosek dotyczący tylko chrzęstnoszkieletowych albo tylko kostnoszkieletowych jest <strong>niepełny</strong> i nie punktuje. <strong>W 12.4 kusi odpowiedź F przy pierwszym stwierdzeniu.</strong> Intuicja mówi, że ryba musi mieć płyny mniej stężone niż morze — ale to prawda tylko dla ryb <strong>kostnoszkieletowych</strong>. Chrzęstnoszkieletowe rozwiązały problem odwrotnie: <strong>podniosły</strong> stężenie własnych płynów mocznikiem. <strong>Uważaj na kierunek osmozy.</strong> Woda przechodzi z roztworu <strong>mniej stężonego do bardziej stężonego</strong>. Ryba hipotoniczna wobec morza <strong>traci</strong> wodę; ryba izotoniczna — <strong>nie traci</strong>. <strong>Mocznik u tych ryb nie jest odpadem, lecz osmolitem.</strong> To odwrócenie typowej roli: u ssaków mocznik jest produktem wydalanym, u rekinów — <strong>aktywnie zatrzymywanym</strong> w nerkach składnikiem osmoregulacji.</p>"}]}