Matura z biologii 2016, zadanie 13: Wpływ pH na powinowactwo hemoglobiny do tlenu – odpowiedzi i wyjaśnienie

Przy niższym pH powinowactwo hemoglobiny do tlenu maleje, więc tlen jest łatwiej oddawany — właśnie dlatego w intensywnie oddychających tkankach, gdzie powstaje dużo CO2 i pH spada, hemoglobinа chętniej uwalnia tlen. CO2 jest też transportowany rozpuszczony w osoczu oraz w postaci karbaminohemoglobiny.

O czym jest zadanie 13?

Wstęp przypomina, że hemoglobina tym słabiej wiąże tlen, im bardziej kwaśne jest osocze, a odczyn zależy m.in. od CO2 rozpuszczonego we krwi i przekształcanego przez anhydrazę węglanową w jony wodorowęglanowe. Na wykresie pokazano krzywe wysycenia hemoglobiny tlenem dla różnych wartości pH. Zadanie sprawdza, czy uczeń odczyta tę zależność i powiąże ją z wymianą gazową w tkankach oraz ze sposobami transportu CO2.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 13 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 13.1 (0–1 pkt)

Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis zależności przedstawionej na wykresie. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.
W sytuacji obniżenia się pH osocza krwi (zwiększa się / zmniejsza się) powinowactwo hemoglobiny do tlenu, co powoduje, że tlen przyłączony do hemoglobiny jest (łatwiej / trudniej) odłączany od jej cząsteczki.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: zmniejsza się; łatwiej

Kwaśniejsza krew (niższe pH) zmienia konformację cząsteczki hemoglobiny w kierunku formy o mniejszym powinowactwie do tlenu. Słabsze wiązanie oznacza, że tlen szybciej dysocjuje od hemoglobiny w tkankach. Na wykresie widać przesunięcie krzywej w prawo dla niższych wartości pH — przy tym samym ciśnieniu parcjalnym wysycenie jest mniejsze.

Punktacja: Punkt tylko wtedy, gdy podkreślone są oba trafne określenia: „zmniejsza się” i „łatwiej”. Jedno poprawne, jedno błędne oznacza zero punktów.

Zadanie 13.2 (0–1 pkt)

Wyjaśnij znaczenie przedstawionych właściwości hemoglobiny (zmiany jej powinowactwa do tlenu) dla wymiany gazowej w tkankach, w których zachodzi intensywne oddychanie tlenowe. W odpowiedzi uwzględnij procesy zachodzące w tych tkankach.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: W tkankach intensywnie oddychających tlenowo powstaje dużo CO2, który zakwasza osocze (obniża pH); wskutek tego hemoglobina słabiej wiąże tlen i łatwiej oddaje go komórkom, co podtrzymuje wydajne oddychanie tlenowe.

Trzeba pokazać łańcuch przyczynowo-skutkowy: nasilony metabolizm tlenowy → duża produkcja CO2 → zakwaszenie krwi (spadek pH) → mniejsze powinowactwo hemoglobiny → łatwiejsze uwalnianie tlenu w miejscu zapotrzebowania. Dzięki temu tlen trafia tam, gdzie jest najbardziej potrzebny, a nie jest rozdysponowany równomiernie.

Punktacja: Punkt za pełny związek przyczynowo-skutkowy z trzema elementami: źródło CO2 (oddychanie tlenowe), spadek pH osocza i łatwiejsze oddawanie tlenu przez hemoglobinę. Odpowiedź oparta na powstawaniu kwasu mlekowego jest odrzucana.

Zadanie 13.3 (0–1 pkt)

Podaj inną niż jon wodorowęglanowy postać, w której jest transportowany CO2 we krwi człowieka.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Rozpuszczony fizycznie w osoczu (lub przyłączony do hemoglobiny jako karbaminohemoglobina).

Dwutlenek węgla krąży we krwi w trzech głównych formach: fizycznie rozpuszczony w osoczu, jako jony wodorowęglanowe oraz związany z białkami — głównie z hemoglobiną, tworząc karbaminohemoglobiny. W zadaniu odrzucamy HCO3⁻, więc wystarczy podać jedną z dwóch pozostałych form.

Punktacja: Punkt za podanie innej niż wodorowęglanowa formy: CO2 rozpuszczony w osoczu albo karbaminohemoglobina (HbCO2). Nieuznawane są: kwas węglowy, karboksyhemoglobina, karbamylohemoglobina.

Najczęstsze błędy w zadaniu 13

Wyjaśnianie spadku pH powstawaniem kwasu mlekowego w tkankach intensywnie oddychających tlenowo
Odwrócenie zależności — uczeń pisze, że przy niższym pH powinowactwo rośnie, a tlen trudniej się odłącza
Podawanie jako formy transportu CO2 kwasu węglowego lub karboksyhemoglobiny zamiast CO2 rozpuszczonego albo karbaminohemoglobiny

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2016, poziom rozszerzony (w maju 2016). Wstęp CKE opracowała na podstawie: J. Berg, J. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.