ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Transcript

1 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

3 ΘΑ ΔΟΥΜΕ ΠΩΣ ΜΕΤΑΦΕΡΕΤΑΙ Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΘΑ ΔΟΥΜΕ ΤΙΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ ΚΑΙ ΤΗ ΔΡΑΣΗ ΤΟΥΣ ΘΑ ΔΟΥΜΕ ΤΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ ΘΑ ΔΟΥΜΕ ΤΗ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ

4 Τι είναι μεταβολισμός; Το σύνολο των χημικών αντιδράσεων που εξυπηρετούν διαδικασίες παραγωγής ενέργειας ή μετατροπής ουσιών. Π.χ. Οι οργανισμοί διατηρούν σταθερή την θερμοκρασία τους. Τα κύτταρα συγκεντρώνουν εξωκυτταρικές ουσίες.

5 Αναβολισμός - Καταβολισμός Ο καταβολισμός περιλαμβάνει αντιδράσεις διάσπασηςπολύπλοκωνουσιώνσεαπλούστερες. Ο αναβολισμός περιλαμβάνει αντιδράσεις σύνθεσης πολύπλοκων ουσιών από πιο απλές. Για να γίνουν αντιδράσεις μεταβολισμού χρειάζεται τρόπος μεταφοράς ενέργειας.

6 Άσκηση Σημειώστε 3 διαφορές μεταξύ αναβολισμού και καταβολισμού.

7 Απάντηση ΑΝΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΚΑΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΣΥΝΘΕΣΗ ΟΥΣΙΩΝ ΑΠΟ ΑΠΛΟΥΣΤΕΡΕΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΟΥΣΙΩΝ ΣΕ ΑΠΛΟΥΣΤΕΡΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΜΕ ΤΡΟΦΗ ΚΑΙ ΥΠΝΟ ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΕΙΤΑΙ ΜΕ ΑΣΚΗΣΗ

8 ΤΥΠΟΙ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΩΝ Α. Εξώθερμη αντίδραση = απελευθέρωση ενέργειας Β. Ενδόθερμη αντίδραση = πρόσληψη ενέργειας

9 Άσκηση 2 Σημειώστε ποια αντίδραση είναι ενδόθερμη και ποια εξώθερμη 1) Α + Β + Ενέργεια Γ + Δ 2) Α + Β Γ+ Δ + Ενέργεια 3) Α Β+ Γ + Ενέργεια

10 ATP ΤΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΝΟΜΙΣΜΑ ΤΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ

11 ΑΤΡ (Τριφωσφορική αδενοσίνη) Πρόκειται για τριφωσφορικό νουκλεοτίδιο με δεσμούςυψηλήςενέργειας. Όταν ο τελευταίος διασπάται απελευθερώνεται τεράστιο ποσό ενέργειας καιδημιουργείταιαdp (διφωσφορική αδενοσίνη)

12 ΜΟΝΤΕΛΑ ATP

13 Ενέργεια από τον ήλιοήαπότροφή Ενέργεια αξιοποιήσιμη από το κύτταρο Μετατροπή του ATP σε ADP και αντίστροφα

14 Μηχανισμός της μυϊκής λειτουργίας σε μοριακό επίπεδο Άσκηση 6, σελ 81

15 Άσκηση 3 Σημειώστε με σωστό (Σ) ή λάθος(λ) 1) Το ΑΤΡ παράγεται όταν χρειάζεται το κύτταρο ενέργεια. 2) Το ΑΤΡ «κρύβει» την ενέργειά του στο μεσαίο δεσμό φωσφορικής ομάδας. 3) Το ΑDP είναι μόριο με τρεις φωσφορικές ρίζες PO4 4) To ATP συνεχώς διασπάται και αναγεννάται μέσα στα κύτταρα.

16 Ενέργεια Ενεργοποίησης - Ένζυμα Είναι η ενέργεια Εα που απαιτείται για την πραγματοποίηση των χημικών αντιδράσεων

17 Είναι πρωτεΐνες που βοηθούν στην πραγματοποίηση χημικών αντιδράσεων πολύ πιο γρήγορα και με ή χωρίς την ενέργεια ενεργοποίησης Ένζυμα

18 Χωρίς καταλύτη η αντίδραση χρειάζεται υψηλότερη ενέργεια ενεργοποίησης από ότι η αντίδραση με καταλύτη εν υπάρχει διαφορά στο ενεργειακό κέρδος των δύο αντιδράσεων

19 Παραδείγματα Ζυμομύκητες για το ψωμί, το γιαούρτι και το τυρί Άλλα παραδείγματα είναι η αμυλάση για τη διάσπαση του αμύλου και η λιπάση για τη διάσπαση λιπιδίων

20 Πως λειτουργούν τα ένζυμα; Τα αντιδρώντα (υπόστρωμα) συνδέονται με το ενεργό κέντρο του ενζύμου. Ησύνδεσημοιάζειμετο «ταίριασμα του κλειδιού στην κλειδαριά» Μετά γίνονται ασταθείς οι δεσμοί των αντιδρώντων μορίων, «σπάνε» πιο εύκολα και σχηματίζονται τα προϊόντα.

21 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΕΝΖΥΜΙΚΗΣ ΡΑΣΗΣ

22 ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΝΖΥΜΟΥ Ένζυμουπόστρωμα κλειδίκλειδαριά Κάθε ένζυμο συνδέεται μόνο με ορισμένα αντιδρώντα

23 υπόστρωμα ένζυμο Σύμπλεγμα ενζύμου υποστρώματος Σχηματισμός συμπλέγματος ενζύμου υποστρώματος (σχηματικά)

24 ΜΟΝΤΕΛΟ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΕΝΖΥΜΟΥ

25 Ιδιότητες ενζύμων Η καταλυτική δράση των ενζύμων καθορίζεται από την τριτοταγή δομή του πρωτεϊνικού μορίου τους και χάνεται όταν η δομή αυτή πάψει να υπάρχει. Δρουν πολύ γρήγορα. Δεν συμμετέχουν στην αντίδραση που καταλύουν Εμφανίζουν υψηλό βαθμό εξειδίκευσης Η δραστικότητα ενζύμων εξαρτάται από θερμοκρασία, ph και άλλους παράγοντες.

26 Κάθε ένζυμο (π.χ. αμυλάση, πεψίνη, αργινάση) έχουν μία τιμή ph στην οποία είναι περισσότερο ενεργά Αλλαγές στο ph μπορούν να αλλάξουν το σχήμα του ενζύμου και να μειώσουν τη δραστικότητά του. Τα ένζυμα λειτουργούν σε ένα συγκεκριμένο ph ή περιοχή ph

27 Άσκηση 4 Ποια από τα παρακάτω αποτελούν ιδιότητες των ενζύμων; 1. Δρουν πολύ αργά 2. Δεν συμμετέχουν στην αντίδραση που καταλύουν 3. Κάθε ένζυμο καταλύει μόνο ορισμένες αντιδράσεις 4. Τα ένζυμα δεν εξαρτώνται από την θερμοκρασία 5. Τα ένζυμα εξαρτώνται από το ph 6. Τα ένζυμα αποσυντίθεται κατά την αντίδραση. 7. Η τριτοταγής δομή καθορίζει τη λειτουργικότητα του ενζύμου.

28 Παράγοντες που επηρεάζουν τη δράση των ενζύμων Θερμοκρασία: Για κάθε ένζυμο υπάρχει μια ορισμένη (άριστη) θερμοκρασία στην οποία η ταχύτητα της αντίδρασης γίνεται μέγιστη. ph: Για κάθε ένζυμο υπάρχει μια ορισμένη (άριστη) τιμή ph στην οποία η ταχύτητα της αντίδρασης γίνεται μέγιστη. Συγκέντρωση υποστρώματος: Η αύξηση της συγκέντρωσης οδηγεί σε αύξηση της ταχύτητας μέχρι ενός σημείου. Συγκέντρωση ενζύμου: Η αύξηση της συγκέντρωσης αυξάνει την ταχύτητας αντίδρασης

29 Πως σταματά η δράση των ενζύμων; Τα ένζυμα τερματίζουν την λειτουργία τους με αναστολείς αντιστρεπτούς (που σταματούν παροδικά τη δράση των ενζύμων) και μη αντιστρεπτούς που συνδέονται μόνιμα με το ένζυμο.

30 O αναστολέας συνδέεται με το ένζυμο μεταβάλλοντας το σχήμα του και το καθιστά ανενεργό

31 Συμπαράγοντες Ενζύμων Είναι ουσίες μη πρωτεϊνικής φύσης που με την παρουσία τους δραστηριοποιούν τα ένζυμα. Π.χ. Ανόργανα ιόντα Zn 2+, Cu 2+, Mn 2+

32 Φωτοσύνθεση ιαχρονική πηγή ενέργειας

33 ΦΥΛΛΟ ΤΟ ΟΡΓΑΝΟ ΦΥΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ ΤΩΝ ΦΥΤΩΝ

34 Τι είναι φωτοσύνθεση; Διαδικασία «παγίδευσης» φωτεινής ενέργειας από αυτότροφους οργανισμούς, που μετατρέπεται σε χημική ενέργεια και αποθηκεύεται σε οργανικά μόρια.

35 Σε ποιες βασικές κατηγορίες χωρίζονται οι οργανισμοί; Σε αυτότροφους (φωτοσυνθετικούς) οργανισμούς και παράγουν μόνοι τους όλες τις οργανικές ουσίες που τους είναι απαραίτητες χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη το προϊόν της φωτοσύνθεσης. Σε ετερότροφους (καταναλωτές) που δεν μπορούν να συνθέσουν μόνοι τους οργανικές ενώσεις από απλές ανόργανες.

36 Ποιοιοργανισμοίλέγονταιφωτοσυνθετικοί; Όσοι έχουν φωτοσυνθετικές χρωστικές, δηλαδή τα φυτά, τα φύκη, ορισμένα βακτήρια και τα κυανοφύκη (κυανοβακτήρια). ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ 6CO2+6H2O C6H12O6 + 6O2

37 Άσκηση 5 Κατατάξτε τους παρακάτω οργανισμούς σε αυτότροφους ή ετερότροφους. 1. Φύκη 2. Πρωτόζωα 3. Κυανοβακτήρια 4. Βελανιδιά 5. Χελιδόνι 6. Μύκητες

38 Τι είναι η τροφική αλυσίδα; Πρόκειται για απλές τροφικές σχέσεις μεταξύ οργανισμών που εμφανίζονται σε μια ευθεία.

39 Τι είναι αποικοδομητές και ποια η λειτουργία τους; Βακτήρια ή μύκητες που τρέφονται με νεκρούς οργανισμούς, απεκκρίματα ζωϊκών και νεκρών φυτικών οργανισμών. Τα προϊόντα της αποικοδόμησης (CO 2,H 2 O) μπορούν να ξαναχρησιμοποιηθούν από τα φυτά και από τους άλλους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς για σύνθεση οργανικής ύλης.

40 Άσκηση 6 Φτιάξτε μια τροφική αλυσίδα με τα παρακάτω πάπια, άνθρωπος, ζωοπλαγκτόν, φυτοπλαγκτόν, πέστροφα

41 Πως συμβάλλει το φύλλο στη φωτοσύνθεση των φυτών; πασσαλώδες μεσόφυλλο σπογγώδες μεσόφυλλο στόμα νεύρο Τομή φύλλου σχηματικά

42 Τα βέλη δείχνουν την πορεία του αέρα μέσα στο μεσόφυλλο Σε εγκάρσια τομή του φύλλου παρατηρούμε δύο επιδερμίδες: την πάνω και κάτω επιδερμίδα. Ανάμεσα βρίσκεται το μεσόφυλλο. Η κάτω επιδερμίδα έχει μικρά ανοίγματα, τα στόματα. Τα κύτταρα του μεσόφυλλου διαθέτουν πολλούς χλωροπλάστες.

43

44 Η είσοδος CO 2 γίνεται με διάχυση από τα στόματα στους μεσοκυττάριους χώρους προς τους χλωροπλάστες. Το νερό εισέρχεται στις ρίζες και φτάνει μέσω των αγγείων στα φύλλα, μαζί με άλλα ιόντα. Κάτω επιδερμίδα φύλλου Κλειστό στόμα Ανοικτό στόμα

45 Κατά τη φωτοσύνθεση παράγεται Ο 2 που εξέρχεται από τα στόματα μαζί με την εξάτμιση του νερού (διαπνοή). Το άνοιγμα και κλείσιμο των στομάτων επιτρέπει στο φυτό να ελέγχει το ρυθμό εξάτμισης του φυτού. Επιδερμίδα δικοτυλήδονου φύλλου (στόματα)

46 Κάτω επιδερμίδα φύλλου

47 Άσκηση 7 Περιγράψτε με δικά σας λόγια την πορεία ενός μορίου CO2 μέσα σε ένα φύλλο (είσοδος - επεξεργασία) και την μετατροπή του σε Ο2

48 Πως απορροφά την ηλιακή ακτινοβολία το φωτοσυνθετικό κύτταρο; φάσμα απορρόφησης χλωροφύλλης a φάσμα απορρόφησης χλωροφύλλης a & b

49 Στα κύτταρα, η φωτεινή ακτινοβολία δεσμεύεται από τις φωτοσυνθετικές χρωστικές. Στα ανώτερα φυτά, οι χρωστικές αυτές βρίσκονται στα grana των χλωροπλαστών και ανήκουν σε δύο κατηγορίες: τις χλωροφύλλες και τα καροτενοειδή. Pigment Compound Type Colors Class Porphyrin chlorophyll green Carotenoid Flavonoid carotene and lycopene xanthophyll flavone flavonol anthocyanin yellow, orange, red yellow yellow yellow red, blue, purple, magenta

50 Οι χλωροφύλλες (ακαιβ) απορροφούν κυρίως την μπλε και την ερυθρή και ανακλούν την πράσινη ακτινοβολία. Τα καροτενοειδή απορροφούν κυρίως την μπλε ακτινοβολία. φάσμα απορρόφησης χλωροφύλλης a φάσμα απορρόφησης χλωροφύλλης a & b

51 Ποια είναι η πορεία της φωτοσύνθεσης; Πορεία φωτοσύνθεσης 6CO 2 +12H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 +6H 2 O

52 Κατά τη φωτεινή φάση (με ήλιο) μόρια χλωροφύλλης δεσμεύουν φωτεινή ενέργεια και διεγείρονται. Όταν αποδιεγείρονται, η ενέργεια προκαλεί τη διάσπαση μορίων νερού σε Η 2 και Ο 2 με παραγωγή ATP από ADP. Το Ο 2 ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα, ενώ το Η 2 μαζί με το συνένζυμο NADP μετατρέπεται σε NADPH.

53 Κατά τη σκοτεινή φάση (χωρίς ήλιο) δεσμεύεται το CΟ 2 από μια πεντόζη Με τη συμβολή των ΑΤP και NADP παράγεται γλυκόζη και άλλες ουσίες. 6CO 2 +12H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 +6H 2 O

54 Λειτουργία χλωροπλάστη

55 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΑΠΟ ΟΣΗ ΤΗΣ ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗΣ θερμοκρασία φως διοξείδιο του άνθρακα νερό ανόργανα άλατα

56 ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ στους προκαρυωτικούς οργανισμούς nostoc (κυανοβακτήριο). 6CO H 2 S ---φως και βακτηριοχλωροφύλλες--- C 6 H 12 O S +6H 2 O

57 ΓΙΑΤΙ ΧΑΘΗΚΑΝ ΟΙ ΕΙΝΟΣΑΥΡΟΙ; Έκρηξη ηφαιστείου; σύγκρουση της Γης με μετεωρίτη; πυρηνικό ολοκαύτωμα; όλα αποτελούν αιτίες να επικρατήσει σκοτάδι που εμποδίζει τις ηλιακές ακτίνες να φτάσουν στη Γη

58 ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΑΠΝΟΗ Εικόνα 1: Το οξυγόνο της ατμόσφαιρας, μέσα από τα στόματα των φύλλων, διανέμεται σε ένα σύστημα αεραγωγών, διαλύεται στο υγρό που περιβάλλει τα κύτταρα και τελικά διεισδύει στο εσωτερικό τους. Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται κατά την αναπνοή των φυτών αποβάλλεται στην ατμόσφαιρα ακολουθώντας την αντίθετη πορεία. Τα φυτά όπως κι οι υπόλοιποι οργανισμοί χρειάζονται ενέργεια για να ζήσουν. Την ενέργεια αυτή την προμηθεύονται από την τροφή τους μέσα από τη διαδικασία της αναπνοής. Ηαναπνοήήκυτταρικήαναπνοή είναι μια αλληλουχία χημικών αντιδράσεων που εξελίσσονται στα κύτταρα. Με την καύση της τροφής με το οξυγόνο απελευθερώνεται διοξείδιο του άνθρακα, νερό και ενέργεια Μέσα από τη λειτουργία της αναπνοής τα φυτά καίνε κυρίως γλυκόζη, ένα είδος σακχάρου. Τα φυτά αναπνέουν όλο το εικοσιτετράωρο, στις φωτεινές όμως ώρες της ημέρας, όταν φωτοσυνθέτουν, απελευθερώνουν πολύ περισσότερο οξυγόνο από όσο χρησιμοποιούν κατά την αναπνοή. Εικόνα 2: Η κυτταρική αναπνοή είναι μια αλληλουχία χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν στο εσωτερικό των κυττάρων. Κατά την αναπνοή οργανικές ενώσεις, όπως η γλυκόζη, διασπώνται απελευθερώνοντας ενέργεια.

59 Πρόκειται για αντιδράσεις οξείδωσης απλών ουσιών (π.χ. αμινοξέα, απλά σάκχαρα, νουκλεοτίδια) που συνδέονται με χημικές ουσίες για την παραγωγή ενέργειας (με CO2 και Η2Ο). Η κυτταρική αναπνοή μπορεί να γίνεται με τη βοήθεια οξυγόνου (οξειδωτικό), οπότε λέγεται αερόβια αναπνοή, ήχωρίς οξυγόνο και λέγεται αναερόβια αναπνοή Κυτταρική Αναπνοή

60 Παραγωγή ενέργειας από τη διάσπαση υδατανθράκων (γλυκόζη) Η διάσπαση της γλυκόζης περιλαμβάνει 3 διαδικασίες: τη γλυκόλυση, τον κύκλο του κιτρικού οξέος (Krebs) και την οξειδωτική φωσφορυλίωση. Η γλυκόλυση είναι η διαδικασία διάσπασης της γλυκόζης σε 2 μόρια πυροσταφυλικού οξέος με παραγωγή 2 μορίων ΑΤΡ

61 Εάν υπάρχει Ο2 τότε το πυροσταφυλικό οξύ εισέρχεται στο μιτοχόνδριο και οξειδώνεται προς διοξείδιο του άνθρακα και νερό (αερόβια αναπνοή), αλλιώς γίνεται αιθυλική αλκοόλη ή γαλακτικό οξύ ανάλογα με το είδος του κυττάρου. O2 CO2 H2O

62 Αερόβια αναπνοή Το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε ακετυλο- συνένζυμο Α και εισέρχεται στον κύκλο Krebs και δίνει 2 μόρια ATP και CO2 Στην εσωτερική πλευρά του μιτοχονδρίου γίνεται η οξειδωτική φωσφορυλίωση παρουσία οξυγόνου. Οι αντιδράσεις αυτές παράγουν 32 μόρια ATP. Σύνολο 36 μόρια ATP

63 Αναερόβια αναπνοή Πραγματοποιείται π.χ. στα μυικά κύτταρα. Το πυροσταφυλικό οξύ διασπάται σε 2 μόρια αιθυλικής αλκοόλης και CO2 ήσεδύομόρια γαλακτικού οξέος

64 Ζύμωση Μπύρας (με ζυμομύκητες)

65 Ζύμωση γάλακτος (με ζυμομύκητες)

66 Παραγωγή ενέργειας από διάσπαση λιπιδίων και πρωτεϊνών Ηδιάσπαση(οξείδωση) λιπιδίων ή πρωτεϊνών εξασφαλίζουν την απαραίτητη ενέργεια στο κύτταρο