ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ 2ΟΥ ΚΥΚΛΟΥ

ΝΕΡΟ#2: ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΔΟΜΗ ΚΥΤΤΑΡΟΥ1) Κατατάξτε τα χημικά στοιχεία σε κατηγορίες ανάλογα με το ποσοστό συμμετοχής τους στη δόμηση

των ζωντανών οργανισμών. πρώτη και τελευταία παράγραφος της σελίδας 18

2) Για τη δημιουργία της έμβιας ύλης είναι απαραίτητη η δομική – χημική σταθερότητα αλλά και η ποικιλομορφία των χημικών μορίων ώστε να μπορούν να δημιουργούνται συγκεκριμένες βιομοριακές δομές. Με βάση αυτό εξηγείστε γιατί τα βιομόρια αποτελούνται από C, H, O, N κατά 96% κ.β.

Από σελ.18: Τα παραπάνω μόρια μπορούν να συνδέονται με ομοιοπολικούς δεσμούς. Αυτοί χαρακτηρίζονται από μεγάλη σταθερότητα, προσδίδοντας σταθερότητα στα μόρια που δομούν. Δεύτερον, η δημιουργία απλών αλλά και πολλαπλών ομοιοπολικών δεσμών αλλά και οι πολλοί τρόποι διασύνδεσής τους στα βιομόρια προσδίδουν και την απαραίτητη ποικιλομορφία.

3) Α) Να παρουσιάσετε τα διαδοχικά επίπεδα-στάδια πολυπλοκότητας των χημικών ενώσεων που συναντάμε στα βιολογικά συστήματα.

Από σελ.21 Αρχικά, ένα σύνολο από απλά μόρια όπως το νερό, το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα δομούν τους δομικούς λίθους από τους οποίους αποτελούνται τα μακρομόρια και κατ’ επέκταση τα ανώτερα συμπλέγματα μακρομορίων, τα οργανίδια και το κύτταρο. Υπάρχει δηλαδή μια αυξανόμενη πολυπλοκότητα και μια σαφής ιεραρχία στην οργάνωση του κυττάρου.

Β) Τι είναι οι αντιδράσεις συμπύκνωσης και υδρόλυσης και ποια η σημασία τους στη δημιουργία των μακρομορίων;

Από σελ.20: Όταν συνδέονται δύο μόρια όπως τα μονομερή των πρωτεϊνών, των νουκλεϊκών οξέων, των υδατανθράκων, το ένα μονομερές ‘’δίνει’’ ένα υδροξύλιο (-ΟΗ) και το άλλο ένα υδρογόνο (-Η) κι έτσι ενώνονται με ομοιοπολικό δεσμό ενώ οι ομάδες που αφαιρούνται δίνουν ένα μόριο νερού. Αντίστροφα, η διάσπαση των πολυμερών απαιτεί την ‘’επιστροφή’’ των ομάδων (-ΟΗ και -Η) και ονομάζεται υδρόλυση. Οι αντιδράσεις αυτές γίνονται ελεγχόμενα από ένζυμα στο κυτταρικό περιβάλλον.

ΠΡΩΤΕΙΝΕΣ #2

1. Τι ονομάζουμε δευτεροταγή τριτοταγή και τεταρτοταγή δομή μιας πρωτεΐνης; Ποια από αυτές είναι προαιρετική; σελ.23 και εικόνες σελ.23 και 24

2. Ποια η σημασία της αλληλουχίας αμινοξέων και των δεσμών που αναπτύσσονται ανάμεσα στις πλευρικές ομάδες R των αμινοξέων για τη διαμόρφωση του σχήματος των πρωτεϊνών;

Ανάμεσα στα αμινοξέα αναπτύσσονται διάφορες ελκτικές δυνάμεις. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η πολυπεπτιδική αλυσίδα να έχει την τάση να αναδιπλώνεται στο χώρο. Τα ακριβή όμως σημεία που έλκονται σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα ποικίλουν γιατί κάθε αλυσίδα έχει συγκεκριμένη πρωτοταγή δομή – αλληλουχία και πλήθος αμινοξέων. Γι’ αυτό τελικά κάθε πρωτεΐνη έχει συγκεκριμένο σχήμα στο χώρο. Έτσι οι δεσμοί είναι υπεύθυνοι για την αναδίπλωση του μορίου και η αλληλουχία για το ακριβές σχήμα.

3. Τι είναι η μετουσίωση των πρωτεϊνών και πώς προκαλείται; Πηγή: Σελ.25

ΝΟΥΚΛΕΪΚΑ ΟΞΕΑ #21) Από τι αποτελείται το DNA; Σελ.282) Πόσων ειδών νουκλεοτίδια υπάρχουν στο DNA και τι τα διαφοροποιεί μεταξύ τους; Σελ.283) Περιγράψτε τη δευτεροταγή δομή του DNA, δηλαδή πώς είναι η διπλή έλικα στο χώρο. Σελ.28,29

και δείτε και το μοντέλο του DNA στο χώρο υπάρχει online στο http://chemtube.gr/jmol/

4) Στο παρακάτω δίκλωνο μόριο DNA, υπολογίστε το ποσοστό για κάθε είδος βάσεων. Τι παρατηρείτε;

Ότι ισχύουν οι εξής ισότητες: Α = Τ, G=C και ότι η διάταξη των αζωτούχων βάσεων εξαρτάται από τη γενετική πληροφορία και δεν καθορίζεται από τις παραπάνω ισότητες. Οι ισότητες οφείλονται μόνο στο γεγονός ότι οι δύο αλυσίδες είναι συμπληρωματικές και απέναντι από κάθε Α υπάρχει Τ και απέναντι από κάθε G υπάρχει C.

ΛΙΠΙΔΙΑ #2: Φωσφολιπίδια – Χοληστερόλη Ρόλος και ιδιότητες σελ.37-38

2 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Τι λέει η κυτταρική θεωρία Σελ.45 δεξιά στήλη

2. Πώς ερμηνεύεται το μέσο μέγεθος των κυττάρων;

Το μέσο μέγεθος των κυττάρων εξασφαλίζει μια ικανοποιητική ισορροπία μεγέθους επιφάνειας και όγκου κυτταροπλάσματος. Το πρώτο πρέπει να είναι μεγάλο για την αποτελεσματική ανταλλαγή ουσιών και το δεύτερο για έγκαιρη μεταβίβαση ερεθισμάτων και εντολών στο εσωτερικό του κυττάρου.

3. Τι είναι η διαμερισματοποίηση του ευκαρυωτικού κυττάρου και τι είναι οι ενδογενείς ιδιότητες;

Είναι ο χωρισμός του ευκαρυωτικού κυτταροπλάσματος σε ανεξάρτητα μέρη όπως ο πυρήνας και τα υπόλοιπα μεμβρανώδη οργανίδια. Έτσι επιτυγχάνεται έλεγχος και συντονισμός των κυτταρικών λειτουργιών.

Από τις επιμέρους λειτουργίες των μερών προκύπτουν νέες ιδιότητες του συνόλου που δεν ορίζονται στα μέρη. Αυτές λέγονται ενδογενείς ιδιότητες, πχ η ιδιότητα ‘’ερεθιστικότητα’’, δηλαδή αντίληψη του περιβάλλοντος και αντίδραση σε αυτό οφείλεται σε πολλά συστήματα λήψης ερεθισμάτων, επεξεργασίας τους και λήψης και εκτέλεσης αποφάσεων σε κυτταρικό και μοριακό επίπεδο.

4. Περιγράψτε το μοντέλο του ρευστού μωσαϊκού για την πλασματική μεμβράνη.

Το μοντέλο που δεχόμαστε σήμερα για την περιγραφή της πλασματικής μεμβράνης είναι αυτό του «ρευστού μωσαϊκού», που προτάθηκε το 1972 από τους Σ. Σίνγκερ και Τ. Νίκολσον.

Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό, οι μεμβράνες αποτελούνται από μια διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων. Τα υδρόφιλα τμήματα των λιπιδίων στρέφονται προς το ενδοκυτταρικό και το εξωκυτταρικό περιβάλλον, που είναι υδατικά. Αντίθετα τα υδρόφοβα τμήματα, δηλαδή οι ουρές, στρέφονται προς το εσωτερικό της μεμβράνης, ώστε να αποφεύγουν την επαφή τους με το νερό. Οι έλξεις που αναπτύσσονται μεταξύ των υδρόφιλων τμημάτων και των μορίων του νερού, καθώς και οι ‘’έλξεις’’ των υδρόφοβων τμημάτων μεταξύ τους, προσδίδουν στη μεμβράνη σταθερότητα, χωρίς παράλληλα να την κάνουν στατική.

Κάθε μεμβράνη που έχει τη χαρακτηριστική δίστιβη δομή που περιγράφηκε ονομάζεται απλή στοιχειώδης μεμβράνη.

Η ονομασία «ρευστό μωσαϊκό» αποδίδει τη δυνατότητα που έχουν τα περισσότερα λιπίδια της μεμβράνης να ολισθαίνουν πλαγίως, αλλάζοντας θέση με γειτονικά τους μόρια. Ορισμένα λιπίδια έχουν τη δυνατότητα (σπάνια) να ολισθαίνουν και κάθετα, αλλάζοντας θέση στην πλασματική μεμβράνη. Στη διατήρηση της ρευστότητας των μεμβρανών σημαντικό ρόλο παίζει η χοληστερόλη, ένα στεροειδές που παρεμβάλλεται μεταξύ των φωσφολιπιδίων. Η διατήρηση της ρευστότητας των μεμβρανών έχει μεγάλη σημασία για τη λειτουργία τους. Αυτό φαίνεται από το ότι μεμβράνες που έχουν «στερεοποιηθεί» παύουν να είναι λειτουργικές.

Ανάμεσα στα φωσφολιπίδια παρεμβάλλονται και πρωτεΐνες οι οποίες είτε βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης είτε βυθίζονται στο εσωτερικό της είτε τη διαπερνούν κάθετα, σχηματίζοντας ένα είδος μωσαϊκού. Σε ότι αφορά το ρόλο των πρωτεϊνών της μεμβράνης, άλλες από αυτές αποτελούν δομικά συστατικά της και άλλες έχουν λειτουργικό ρόλο. Κάποιες φορές παρουσιάζουν κινητικότητα ολισθαίνοντας ανάμεσα στα φωσφολιπίδια.

Συχνά, πρωτεΐνες αλλά και λιπίδια της πλασματικής μεμβράνης εμφανίζονται συνδεδεμένα με υδατάνθρακες (σάκχαρα).Τα σύνθετα αυτά μόρια ονομάζονται γλυκοπρωτεΐνες ή γλυκολιπίδια αντίστοιχα.

5. Ποιος είναι ο ρόλος των γλυκοπρωτεϊνών και γλυκολιπιδίων;

Τα κύτταρα δε μπορούν να ζουν απομονωμένα από το περιβάλλον τους. Αντίθετα ανάμεσα στα κύτταρα και στο περιβάλλον τους αναπτύσσεται μια διαρκής ανταλλαγή μηνυμάτων, χάρη στην οποία τα κύτταρα μπορούν:

α. Να αναγνωρίζονται μεταξύ τους. Αν αναγνωρίζονται ως κύτταρα ίδιου τύπου, συνδέονται και συνιστούν ιστούς. Αν αναγνωρίζονται ως ξένα, στο επίπεδο του οργανισμού, κινητοποιούνται μηχανισμοί απόρριψης ή εξόντωσης του ξένου κυττάρου. Το είδος των σακχάρων αυτών διαφέρει ανάμεσα στους οργανισμούς διαφορετικού είδους αλλά και στα κύτταρα του ίδιου οργανισμού, που ανήκουν όμως σε διαφορετικούς ιστούς. Η ποικιλία αυτών των μορίων είναι μεγάλη και ο ρόλος τους σημαντικός.

β. Να συντονίζουν τη δράση τους. Με τον τρόπο αυτό το όργανο στο οποίο ανήκουν εμφανίζει ενιαία λειτουργία. Τα μηνύματα που ανταλλάσσονται μεταξύ των κυττάρων είναι χημικές ουσίες (π.χ. ορμόνες) οι οποίες εκκρίνονται από ένα όργανο του οργανισμού και στοχεύουν στο να ενεργοποιήσουν την λειτουργία ενός άλλου οργάνου, ή μιας άλλης ομάδας κυττάρων. Συνήθως, τα κύτταρα - στόχοι βρίσκονται σε άλλη περιοχή του οργανισμού. Η μεταφορά των ουσιών - μηνυμάτων σε ένα πολυκύτταρο οργανισμό όπως ο άνθρωπος, γίνεται μέσω του αίματος. Αυτό σημαίνει ότι τα χημικά μηνύματα φτάνουν σε όλα τα σημεία, και θα μπορούσαν να δράσουν σε όλα τα κύτταρα. Δεν γίνεται όμως έτσι. Για να επηρεάσουν τη λειτουργία κάποιου κυττάρου, θα πρέπει η ουσία - μήνυμα να προσδεθεί στον κατάλληλο υποδοχέα του κυττάρου - δέκτη (π.χ. μια συγκεκριμένη γλυκοπρωτεΐνη) με στερεοχημική συγγένεια. Έτσι, ορισμένα μόνο κύτταρα είναι αυτά που τελικά δέχονται το μήνυμα και ενεργοποιούνται για τη ζητούμενη λειτουργία. Με τον τρόπο αυτό τα κύτταρα δέχονται και ερμηνεύουν ένα πλήθος διαφορετικών μηνυμάτων, που επηρεάζουν τη λειτουργία τους. Έτσι τα κύτταρα μπορούν και να…

γ. …τροποποιούν τη λειτουργία τους. Με τον τρόπο αστό εξυπηρετούνται σε κάθε περίπτωση οι ανάγκες του οργανισμού παρά τις όποιες μεταβολές του περιβάλλοντος.

6. Ποιοι οι ρόλοι της πλασματικής μεμβράνης; (αναφορά) Σελ 49