Poruszanie się – zadania maturalne z biologii

Szkielet i mięśnie

Ruch umożliwia współpraca szkieletu (część bierna) i mięśni (część czynna). Kości łączą się stawami – staw ma powierzchnie stawowe pokryte chrząstką, torebkę i maź stawową zmniejszającą tarcie. Mięśnie szkieletowe działają parami antagonistycznymi: gdy jeden się kurczy, drugi się rozkurcza (np. biceps zgina, triceps prostuje rękę w łokciu). Jednostką skurczu jest sarkomer. Impuls nerwowy powoduje uwolnienie jonów Ca²⁺ z siateczki sarkoplazmatycznej; umożliwiają one wiązanie główek miozyny z aktyną, a filamenty przesuwają się względem siebie kosztem ATP – sarkomer się skraca, ale długość filamentów się nie zmienia. Przy intensywnym wysiłku mięsień korzysta z fosfokreatyny i fermentacji mleczanowej.

Zapamiętaj

Mięśnie działają antagonistycznie – mięsień tylko ciągnie, nie pcha.
Ca²⁺ odsłania miejsca wiązania miozyny na aktynie.
ATP potrzebne jest do odłączenia i ponownego wychylenia główki miozyny.
W skurczu skraca się sarkomer, nie filamenty.
Tkanka kostna zawiera sole wapnia (twardość) i kolagen (elastyczność).

Typowe błędy

Twierdzenie, że filamenty aktyny i miozyny skracają się podczas skurczu.
Pisanie, że mięsień może aktywnie się wydłużać.
Pomijanie roli jonów wapnia w skurczu.

Wymagania podstawy programowej

XI.2.7.a środowisko życia a sposób poruszania się
XI.2.7.b ruch rzęskowy i mięśniowy
XI.2.7.c współdziałanie mięśni z różnymi typami szkieletu
XI.2.7.d budowa szkieletu wewnętrznego jako adaptacja
XI.2.7.e współdziałanie mięśni, ścięgien, stawów i kości u człowieka
XI.2.7.f budowa mięśnia szkieletowego
XI.2.7.g molekularny mechanizm skurczu mięśnia
XI.2.7.h sposoby pozyskiwania ATP do skurczu mięśnia
XI.2.7.i antagonizm i współdziałanie mięśni
XI.2.7.j rodzaje połączeń kości
XI.2.7.k kości szkieletu człowieka
XI.2.7.l odżywianie, suplementacja i aktywność fizyczna a kości i mięśnie
XI.2.7.m wpływ substancji dopingujących

Przykładowe zadania

Zadanie 1

Sarkomer jest podstawową jednostką skurczu mięśnia szkieletowego. Zawiera cienkie filamenty aktynowe i grube filamenty miozynowe. Podczas skurczu główki miozyny przyłączają się do aktyny i przesuwają filamenty aktynowe w kierunku środka sarkomeru. Aby miozyna mogła przyłączyć się do aktyny, potrzebne są jony Ca²⁺ uwalniane z siateczki sarkoplazmatycznej. Energia do przesuwania filamentów i do odłączania główek miozyny pochodzi z ATP.

1.1 Określ, jak podczas skurczu mięśnia zmienia się: a) długość sarkomeru; b) długość filamentów aktynowych i miozynowych. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: a) Sarkomer się skraca. b) Długość filamentów aktynowych i miozynowych się nie zmienia – filamenty wsuwają się między siebie.
Według teorii ślizgowej filamenty nie skracają się, tylko wsuwają między siebie. Skraca się więc sarkomer, a długość samych filamentów pozostaje bez zmian.
1.2 Wyjaśnij rolę jonów wapnia w skurczu mięśnia szkieletowego. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Jony Ca²⁺ wiążą się z troponiną, co powoduje przesunięcie tropomiozyny i odsłonięcie miejsc wiązania miozyny na aktynie – dzięki temu główki miozyny mogą przyłączyć się do aktyny i rozpoczyna się skurcz.
W spoczynku miejsca wiązania miozyny na aktynie są zasłonięte przez tropomiozynę. Jony Ca²⁺ wiążą się z troponiną, co przesuwa tropomiozynę i odsłania te miejsca – główki miozyny mogą się przyłączyć.
1.3 Wyjaśnij, dlaczego po śmierci dochodzi do stężenia pośmiertnego mięśni. Uwzględnij rolę ATP. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Odłączenie główek miozyny od aktyny wymaga ATP. Po śmierci ATP przestaje być wytwarzane, więc mostki między aktyną a miozyną nie mogą się rozłączyć i mięśnie pozostają sztywne.
ATP jest potrzebne nie tylko do ruchu główek miozyny, ale też do ich odłączenia od aktyny. Po śmierci ATP nie jest wytwarzane, więc główki pozostają trwale połączone z aktyną i mięśnie sztywnieją.
1.4 Podaj dwa sposoby odnawiania ATP w pracującym mięśniu szkieletowym. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Przeniesienie grupy fosforanowej z fosfokreatyny na ADP; oddychanie tlenowe w mitochondriach.
Mięsień odnawia ATP z fosfokreatyny (najszybciej, na kilka sekund), w glikolizie beztlenowej zakończonej fermentacją mleczanową oraz w oddychaniu tlenowym w mitochondriach (najwydajniej, przy długotrwałym wysiłku).

Ćwicz ten dział z oceną odpowiedzi Sprawdź swój poziom za darmo