Zadanie 29. (0–2)
Treść
Rysunek i tekst (zdania od I do VIII) należy wykorzystać rozwiązując zadania: 29–34.
I. Odbywający się w komórkach metabolizm stanowi całokształt procesów biochemicznych i towarzyszącej im przemianie energii.
II. Na metabolizm składają się dwa kierunki przemian: anabolizm i katabolizm.
III. Ważną rolę w przemianie materii i energii odgrywają enzymy, które obniżają energię aktywacji reakcji.
IV. Oprócz części białkowej (apoenzymu) liczne enzymy zawierają także część niebiałkową, stanowiącą koenzym lub grupę prostetyczną.
V. Określone przemiany metaboliczne odbywają się w cytoplazmie lub w występujących w niej organellach komórkowych.
VI. W lizosomach, w środowisku kwaśnym (pH 5), są rozkładane enzymatycznie makrocząsteczki różnych substancji, między innymi białka. Enzymy z lizosomów uwolnione do cytoplazmy (pH 7,2) tylko w minimalnym stopniu uszkadzają białka cytoplazmatyczne.
VII. Cytoplazma jest zdolna do ruchu. Może on mieć charakter cyrkulacyjny lub rotacyjny.
VIII. Występujący na terenie cytoplazmy system błon (siateczka śródplazmatyczna) dzieli ją na obszary, w których mogą równocześnie zachodzić różne, a nawet przeciwstawne reakcje biochemiczne.
Z powyższego tekstu podaj numery dwóch zdań, które definiują metabolizm.
Pokaż odpowiedź
Zasady oceniania
Za trafny wybór każdego z dwóch zdań – po 1 pkt.
Poprawna odpowiedź
I (1 pkt), II (1 pkt).
Wyjaśnienie AI
Kluczem do takich zadań jest odróżnienie zdania definiującego od zdania opisującego skutek, przykład czy szczegół. Definicja metabolizmu musi zawierać dwa elementy: że jest to całość (suma) reakcji chemicznych zachodzących w organizmie (komórce) oraz że reakcje te są ze sobą powiązane – tworzą uporządkowane, katalizowane enzymatycznie ciągi przemian, którym towarzyszą przepływ i przemiany energii. Zdania, które podają tylko przykład szlaku (np. glikoliza, cykl Krebsa, fotosynteza), mówią o tempie przemian, o wpływie temperatury czy hormonów albo o znaczeniu ATP, nie są definicjami – są ilustracją lub konsekwencją, dlatego nie mogą być wskazane jako odpowiedź.
Mechanizm biologiczny stojący za tą definicją: metabolizm dzielimy na anabolizm (reakcje syntezy złożonych związków z prostszych, endoergiczne, wymagające nakładu energii – np. fotosynteza, synteza białek, glukoneogeneza) i katabolizm (rozkład związków złożonych na prostsze, egzoergiczny – np. oddychanie komórkowe, β‑oksydacja, proteoliza). Oba typy przemian są sprzężone energetycznie przez uniwersalne przenośniki: ATP (energia zawarta w wiązaniach bezwodnikowych) oraz przenośniki elektronów i protonów (NADH, NADPH, FADH₂). To sprzężenie sprawia, że energia uwolniona w katabolizmie nie rozprasza się w całości jako ciepło, lecz zostaje częściowo zmagazynowana i wykorzystana w anabolizmie. Wszystkie te reakcje przebiegają dzięki enzymom, które obniżają energię aktywacji, a ich aktywność podlega regulacji (allosterycznej, kompetycyjnej, hormonalnej, przez sprzężenie zwrotne ujemne), co zapewnia homeostazę i ekonomiczne gospodarowanie zasobami komórki.
Najczęstsze błędy uczniów to zawężanie metabolizmu wyłącznie do rozkładu substancji („metabolizm to spalanie pokarmu”), utożsamianie go z trawieniem lub z podstawową przemianą materii (PPM to tylko miara tempa metabolizmu w warunkach spoczynkowych, nie definicja), a także mylenie anabolizmu z katabolizmem przy przypisywaniu konkretnych szlaków. Częstym potknięciem jest też mówienie, że metabolizm „produkuje energię” – energia nie jest wytwarzana ani niszczona, lecz przekształcana i przenoszona, a część zawsze rozprasza się jako ciepło (II zasada termodynamiki). Błędem technicznym w tym zadaniu bywa wskazanie więcej niż dwóch zdań „na wszelki wypadek” – w takich polecenih nadmiar odpowiedzi zwykle powoduje utratę punktów.
Powiązania programowe są bardzo szerokie: definicja metabolizmu jest punktem wyjścia do omawiania fotosyntezy i chemosyntezy (anabolizm autotrofów), oddychania tlenowego i fermentacji (katabolizm), roli mitochondriów i chloroplastów, budowy i działania enzymów, a także szlaków przemian białek, tłuszczów i cukrów zbiegających się w acetylo‑CoA i cyklu Krebsa. Na poziomie organizmu metabolizm łączy się z termoregulacją (endotermia i ektotermia, tempo metabolizmu a stosunek powierzchni do objętości), z rolą hormonów tarczycy, insuliny i glukagonu w regulacji przemian, z wydalaniem produktów przemiany azotowej (amoniak, mocznik, kwas moczowy) oraz z ekologią – przepływem energii przez poziomy troficzne i krążeniem pierwiastków w ekosystemie.