Matura z biologii 2017, zadanie 9: Synapsy chemiczne i elektryczne – odpowiedzi i wyjaśnienie

9.1: P, P, F. 9.2: niedobór wapnia osłabia przekaz, bo mniej neuroprzekaźnika jest uwalniane. 9.3: przekaźnik trzeba szybko usunąć, by kanały się zamknęły i błona wróciła do potencjału spoczynkowego.

O czym jest zadanie 9?

Wstęp porównuje dwa rodzaje synaps: chemiczne, w których sygnał przenosi neuroprzekaźnik, oraz elektryczne, gdzie komórki łączy kanały białkowe i jony przepływają bezpośrednio. Rysunki pokazują budowę i działanie obu typów.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 10 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 9.1 (0–1 pkt)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące działania synaps są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. W synapsie chemicznej pobudzenie przekazywane jest między neuronami tylko w jednym kierunku, a w elektrycznej – w obu kierunkach.
P F
2. W synapsach elektrycznych przekazanie pobudzenia następuje znacznie szybciej niż w synapsach chemicznych.
P F
3. W obu rodzajach synaps wiązanie neuroprzekaźnika przez receptory błony postsynaptycznej wywołuje jej depolaryzację.
P F

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1 – P, 2 – P, 3 – F.

W synapsie chemicznej neuroprzekaźnik jest uwalniany tylko z błony presynaptycznej, więc sygnał płynie jednostronnie; w elektrycznej jony przechodzą przez koneksony w obie strony. Synapsa elektryczna jest szybsza, bo nie wymaga wydzielania i wiązania przekaźnika. Trzecie zdanie jest fałszywe, ponieważ w synapsie elektrycznej nie ma neuroprzekaźnika ani receptorów postsynaptycznych.

Punktacja: Punkt tylko za wszystkie trzy oceny zgodne: 1 – P, 2 – P, 3 – F; każda inna kombinacja lub brak odpowiedzi to 0 p.

Zadanie 9.2 (0–1 pkt)

Określ, jaki wpływ na przekazywanie pobudzenia będzie miał niedobór jonów wapnia w płynie międzykomórkowym otaczającym neuron. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając funkcję, jaką te jony pełnią w przekazywaniu sygnału.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Niedobór jonów wapnia będzie hamował przekazywanie pobudzenia, ponieważ wapń jest potrzebny do uwalniania neuroprzekaźnika z zakończenia presynaptycznego.

Napływ jonów wapnia do zakończenia presynaptycznego uruchamia fuzję pęcherzyków synaptycznych z błoną i egzocytozę neuroprzekaźnika. Przy niedoborze Ca²⁺ mniej pęcherzyków uwalnia przekaźnik, więc błona postsynaptyczna jest słabiej pobudzana. W efekcie przekazanie sygnału przez synapsę chemiczną zostaje osłabione lub zahamowane.

Punktacja: Punkt za wskazanie hamowania przekazu i uzasadnienie przez zmniejszone wydzielanie neuroprzekaźnika; nie uznaje się określeń „wapno” ani „jony wapna”.

Zadanie 9.3 (0–1 pkt)

Wyjaśnij, dlaczego w synapsach chemicznych cząsteczki neuroprzekaźnika po spełnieniu swojej funkcji są bardzo szybko usuwane ze szczeliny synaptycznej. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm depolaryzacji błony postsynaptycznej.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Szybkie usunięcie neuroprzekaźnika zamyka kanały jonowe, które otwierał, i pozwala błonie postsynaptycznej wrócić do potencjału spoczynkowego.

Neuroprzekaźnik związany z receptorami utrzymuje otwarte kanały jonowe, co powoduje napływ jonów i depolaryzację błony postsynaptycznej. Gdy przekaźnik zostanie rozłożony lub usunięty, kanały się zamykają, a pompy jonowe przywracają właściwe stężenia jonów. Dzięki temu błona może ponownie odpowiedzieć na kolejny sygnał.

Punktacja: Punkt za wyjaśnienie, że usunięcie przekaźnika zamyka kanały jonowe i prowadzi do powrotu potencjału spoczynkowego; samo stwierdzenie „dla repolaryzacji” bez mechanizmu kanałów nie wystarcza.

Najczęstsze błędy w zadaniu 9

Uczniowie sądzą, że w synapsie elektrycznej pobudzenie płynie tylko w jedną stronę.
Mylą rolę wapnia z sodem i twierdzą, że niedobór Ca²⁺ bezpośrednio blokuje kanały sodowe.
W 9.3 piszą tylko o repolaryzacji, nie wiążąc usunięcia neuroprzekaźnika z zamknięciem kanałów jonowych.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2017, poziom rozszerzony (w maju 2017). Wstęp CKE opracowała na podstawie: A.E. Pereda, Electrical synapses and their functional interactions with chemical synapses,. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.