Matura z biologii 2023 (formuła 2015), zadanie 12: Działanie toksyny botulinowej w synapsie – odpowiedzi i wyjaśnienie

12.1: P, P, F. 12.2: struktura IV-rzędowa, bo toksyna składa się z dwóch łańcuchów polipeptydowych. 12.3: kolejność procesów to 1, 4, 2, 3.

O czym jest zadanie 12?

Zadanie dotyczy złącza nerwowo-mięśniowego i mechanizmu uwalniania acetylocholiny z pęcherzyków synaptycznych. Tekst opisuje, jak toksyna botulinowa wnika do neuronu i rozkłada białka SNARE, przez co blokuje przewodzenie i powoduje zwiotczenie mięśni. Schematy porównują prawidłową synapsę z sytuacją po działaniu toksyny.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 20 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 12.1 (0–2 pkt)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące działania toksyny botulinowej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. W procesie porażania mięśni przez toksynę botulinową dochodzi do przemieszczenia jej łańcucha lekkiego do cytozolu neuronu. P F
2. Po związaniu się z receptorem w szczelinie synaptycznej toksyna botulinowa wnika do neuronu na drodze endocytozy. P F
3. Toksyna botulinowa po przedostaniu się do szczeliny synaptycznej blokuje receptory acetylocholiny w błonie komórki mięśniowej. P F

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1 – P, 2 – P, 3 – F.

Łańcuch lekki działa wewnątrz neuronu, gdzie rozkłada białka SNARE, więc trafia do cytozolu. Toksyna najpierw wiąże się z receptorem w błonie neuronu, a następnie wnika do komórki na drodze endocytozy. Nie blokuje receptorów acetylocholiny w mięśniu – uniemożliwia uwolnienie przekaźnika z neuronu.

Punktacja: 2 pkt za trzy poprawne oceny, 1 pkt za dwie poprawne, 0 pkt za mniej. Egzaminator nie przyzna punktu za błędną ocenę któregokolwiek stwierdzenia w liczonej liczbie.

Zadanie 12.2 (0–1 pkt)

Na podstawie przedstawionych w tekście informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – toksyny botulinowej. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do jednej cechy budowy tego białka.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Struktura IV-rzędowa; uzasadnienie: toksyna zbudowana jest z dwóch łańcuchów polipeptydowych – lekkiego i ciężkiego.

Struktura czwartorzędowa występuje wtedy, gdy białko składa się z co najmniej dwóch łańcuchów polipeptydowych tworzących podjednostki. W opisie toksyny botulinowej wyraźnie podano dwa łańcuchy: lekki i ciężki, połączone mostkiem disiarczkowym. To właśnie ta cecha pozwala rozpoznać strukturę IV-rzędową.

Punktacja: 1 pkt za podanie struktury IV-rzędowej i uzasadnienie obecnością dwóch łańcuchów lub podjednostek toksyny. Egzaminator nie uzna samej definicji struktury IV-rzędowej, samego mostka disiarczkowego ani ogólnego stwierdzenia o „więcej niż jednym łańcuchu” bez odniesienia do budowy toksyny.

Zadanie 12.3 (0–1 pkt)

Uzupełnij tabelę – uporządkuj w odpowiedniej kolejności procesy fizjologiczne zachodzące w synapsie nerwowo-mięśniowej u zdrowego człowieka. Wpisz numery 2.–4. w odpowiednie miejsca tabeli.
Proces fizjologiczny Kolejność
Dotarcie impulsu nerwowego do synapsy nerwowo-mięśniowej i utworzenie kompleksu fuzyjnego przez białka transbłonowe (SNARE). 1
Depolaryzacja błony komórkowej komórki mięśniowej i powstanie potencjału czynnościowego.
Fuzja pęcherzyków synaptycznych z błoną presynaptyczną i uwolnienie acetylocholiny do szczeliny synaptycznej.
Wiązanie się acetylocholiny z mięśniowym receptorem błonowym.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Kolejność: 1 (podana), 4, 2, 3.

Po dotarciu impulsu białka SNARE umożliwiają fuzję pęcherzyków z błoną presynaptyczną, więc następne jest uwolnienie acetylocholiny. Acetylochina dyfunduje przez szczelinę i wiąże się z receptorem w błonie mięśnia. Dopiero to wywołuje depolaryzację błony komórki mięśniowej i potencjał czynnościowy.

Punktacja: 1 pkt za poprawną kolejność wszystkich trzech numerowanych procesów. Egzaminator nie przyzna punktu za kolejność częściowo poprawną ani za odwrócenie wiązania acetylocholiny i depolaryzacji mięśnia.

Najczęstsze błędy w zadaniu 12

Uznanie, że toksyna botulinowa blokuje receptory acetylocholiny w błonie mięśniowej, zamiast blokować uwalnianie przekaźnika z neuronu.
W 12.2 podawanie tylko mostka disiarczkowego lub ogólnej definicji struktury IV-rzędowej bez wskazania dwóch łańcuchów toksyny.
W 12.3 stawianie depolaryzacji mięśnia przed związaniem acetylocholiny z receptorem.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2023, poziom rozszerzony (formuła 2015) (w maju 2023). Wstęp CKE opracowała na podstawie: P. Čapek, T.J. Dickerson, Sensing the Deadliest Toxin: Technologies for. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.