Matura z biologii 2018, zadanie 3: Kolagen, prokolagen i witamina C w naczyniach – odpowiedzi i wyjaśnienie

Prokolagen ma strukturę czwartorzędową, bo tworzą go trzy łańcuchy α połączone mostkami disiarczkowymi. Niedobór witaminy C upośledza syntezę kolagenu w ścianach naczyń, osłabia je i może prowadzić do pękania.

O czym jest zadanie 3?

Wstęp opisuje kolagen jako główne białko macierzy zewnątrzkomórkowej, które utrzymuje integralność i sprężystość tkanki łącznej. Powstaje on z łańcuchów α bogatych w lizynę i prolinę; ich hydroksylacja wymaga hydroksylaz i witaminy C, która dodatkowo pobudza transkrypcję genów kolagenu. Łańcuchy α łączą się po trzy mostkami disiarczkowymi w prokolagen, a po wydzieleniu z komórki tworzą cząsteczki kolagenu i większe struktury.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 4 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 3.1 (0–1 pkt)

Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – prokolagenu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cechy budowy tego białka.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Struktura czwartorzędowa (IV-rzędowa), ponieważ prokolagen zbudowany jest z trzech łańcuchów polipeptydowych α połączonych mostkami disiarczkowymi.

Struktura czwartorzędowa dotyczy białka złożonego z co najmniej dwóch łańcuchów polipeptydowych. W prokolagenie występują trzy łańcuchy α, które są ze sobą połączone mostkami disiarczkowymi. To właśnie ta cecha budowy pozwala zakwalifikować prokolagen jako białko IV-rzędowe.

Punktacja: Punkt jest za podanie struktury IV-rzędowej i uzasadnienie odnoszące się do trzech łańcuchów α lub mostków disiarczkowych; nie wystarczy ogólne stwierdzenie, że białko ma więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy.

Zadanie 3.2 (0–1 pkt)

Na podstawie przedstawionych informacji i własnej wiedzy wyjaśnij, dlaczego przy niedoborze witaminy C mogą pękać naczynia krwionośne. W odpowiedzi uwzględnij budowę naczyń krwionośnych.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Witamina C jest kofaktorem hydroksylaz potrzebnych do syntezy kolagenu, a kolagen w ścianach naczyń krwionośnych zapewnia im wytrzymałość. Przy niedoborze witaminy C synteza kolagenu jest upośledzona, ściany naczyń słabną i mogą pękać.

Witamina C umożliwia hydroksylację proliny i lizyny oraz pobudza transkrypcję genów kolagenu. Bez wystarczającej ilości witaminy C powstaje mniej sprawnego kolagenu. Ściany naczyń krwionośnych zawierają tkankę łączną z kolagenem, więc tracą wytrzymałość na rozciąganie i mogą ulec rozerwaniu.

Punktacja: Punkt jest za wyjaśnienie wiążące niedobór witaminy C z upośledzeniem syntezy kolagenu i osłabieniem ścian naczyń; nie uznaje się odpowiedzi mówiących o całkowitym braku kolagenu lub witaminy C albo o zahamowaniu syntezy kolagenu, bo niedobór ma charakter ilościowy.

Najczęstsze błędy w zadaniu 3

Uczniowie mylą trójkę łańcuchów α z domeną i podają strukturę III-rzędową zamiast IV-rzędowej.
W uzasadnieniu piszą tylko, że białko ma więcej niż jeden łańcuch polipeptydowy, nie odnosząc się do trzech łańcuchów α lub mostków disiarczkowych prokolagenu.
W zadaniu 3.2 piszą, że „brak kolagenu” powoduje pękanie naczyń, zamiast wyjaśnić, że niedobór witaminy C upośledza syntezę kolagenu i osłabia ściany naczyń.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2018, poziom rozszerzony (w maju 2018). Wstęp CKE opracowała na podstawie: J. Kawiak, J. Zabel, Seminaria z cytofizjologii, Wrocław 2002;. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.