Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Transcript

1 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΤΕΤΑΡΤΗ 16/04/ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΧΗΜΕΙΑ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 1 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΟΚΤΩ (8) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Για τις ερωτήσεις Α1 έως και Α3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. A1. Κατά την θέρμανση από τους 25 o C στους 70 o C διαλύματος NaCl 0,1 Μ το ph του διαλύματος αυτού: α. Μένει σταθερό β. Αυξάνεται γ. Μειώνεται δ. Δεν μπορούμε να γνωρίζουμε A2. Δίνεται υδατικό διάλυμα όγκου 1 L του ασθενούς οξέος ΗΑ με συγκέντρωση 0,1 Μ που περιέχει και το άλας NaA σε συγκέντρωση 0,1 Μ. Αν Ka(HA) = 10-8 τότε το ph του διαλύματος αυτού είναι: α. 4 β. 6 γ. 8 δ. 10 A3. Κατά την προσθήκη ισομοριακής ποσότητας αέριου HCl σε 1-βουτένιο παράγεται: α. 1-χλωροβουτάνιο β. 2-χλωροβουτάνιο γ. ισομοριακό μίγμα που αποτελείται από 1-χλωροβουτάνιο και 2-χλωροβουτάνιο δ. μίγμα που αποτελείται από 1-χλωροβουτάνιο και 2-χλωροβουτάνιο A4. Στην παρακάτω συνθετική πορεία να αναγνωριστούν τα σώματα Α έως Λ. ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

2 Α H 2 SO 4 / 170 o C + Cl 2 ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ + NaOH Β Γ Δ Ε C 2 H 5 OH + Η 2 Ο / H + / HgSO 4 + HCl + Θ απόλυτος αιθέρας Ζ + Μg / απόλυτος αιθέρας Θ + Η 2 Ο Λ Μ + Η 2 Ο CH 3 CCH 2 CH 3 O Οι ζητούμενοι συντακτικοί τύποι είναι οι εξής: KMnO 4 / H 2 SO 4 Ν Α: CH 3 CH 2 OH B: CH 2 =CH 2 Γ: Δ: HC CH Ε: CH 3 CH=O Ζ: Θ: CH 3 CH 2 MgCl Λ: CH 3 CH 3 Μ: CH 2 CH 2 Cl Cl CH 3 CH 2 Cl CH 3 CHCH 2 CH 3 Ν: Ν CH 3 CHCH 2 CH 3 OΗ OMgCl ΘΕΜΑ Β Κατά την ογκομέτρηση 20 ml διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ, διάλυμα Δ 1, με πρότυπο διάλυμα NaOH 0,2 Μ λαμβάνεται η παρακάτω καμπύλη ογκομέτρησης: Αν ο όγκος του πρότυπου διαλύματος στο τελικό σημείο της ογκομέτρησης είναι 20 ml να βρείτε: ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

3 ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Β1. Τη συγκέντρωση του ασθενούς οξέος ΗΑ στο διάλυμα Δ 1. Όταν έχουν προστεθεί 20 ml του πρότυπου διαλύματος: Έχουμε ανάμιξη διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους. Βρίσκουμε τα mol της καθεμίας: mol HA = C(HA) V(HA) = C(HA) 0,02 = 0,02 C(HA) mol ΝaΟΗ = C(ΝaΟΗ) V(ΝaΟΗ) = 0,2. 0,02 = 0,004 mol mol ΝaΟΗ + ΗA ΝaA + Η 2 Ο Αρχικά 0,004 0,02 C(HA) - - Αντιδρούν x x - - Παράγονται - - x x Τελικά 0,004 - x 0,02 C(HA) - x x x Προφανώς 0,004 x = 0 ή x = 0,004 και 0,02 C(HA) x = 0 ή 0,02 C(HA) 0,004 = 0 ή 0,02 C(HA) = 0,004 ή C(HA) = 0,2 Μ (1) Β2. Το ph του διαλύματος στο ισοδύναμο σημείο. Στο ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης υπάρχει το άλας ΝaA με συγκέντρωση: n C ΑΛΑΤΟΣ = ή C ΑΛΑΤΟΣ = 0,004 ή C ΑΛΑΤΟΣ = 0,1 Μ V 0,04 Έχουμε διάλυμα του άλατος ΝaA οπότε προκειμένου να βρούμε την [OH - ], το poh άρα και το ph θα κάνουμε πινακάκι 2 γραμμών για τη διάσταση του άλατος και πινακάκι 4 γραμμών για τον ιοντισμό του ανιόντος Α - αφού το Νa + δεν αντιδρά με το νερό αφού προέρχεται από την ισχυρή βάση ΝaOH: mol / L ΝaA Νa + + A - Αρχικά C ΑΛΑΤΟΣ - - Τελικά - C ΑΛΑΤΟΣ C ΑΛΑΤΟΣ mol / L A - + Η 2 Ο HA + OH - Αρχικά C ΑΛΑΤΟΣ - - Ιοντίζονται y - - Παράγονται - y y Ι.Ι C ΑΛΑΤΟΣ - y y y Από την έκφραση της Κb έχουμε: Kb = [ΗΑ] [OH - ] y y y 2 ή Kb = (2) [Α - ] C ΑΛΑΤΟΣ - y ή Kb = C ΑΛΑΤΟΣ - y ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

4 ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Αφού Κb / C ΑΛΑΤΟΣ < 10-2 μπορούμε να πάρουμε προσεγγίσεις οπότε: C ΑΛΑΤΟΣ - y = C ΑΛΑΤΟΣ (3) Από τις σχέσεις 2 και 3 βρίσκουμε y = 10-5 M οπότε poη = 5 και ph = 9. Β3. Το ph του διαλύματος όταν έχουν προστεθεί 10 ml από το πρότυπο διάλυμα. Όταν έχουν προστεθεί 10 ml του πρότυπου διαλύματος: Έχουμε ανάμιξη διαλυμάτων ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους. Βρίσκουμε τα mol της καθεμίας: mol HA = C(HA) V(HA) = 0,2. 0,02 = 0,004 mol ΝaΟΗ = C(ΝaΟΗ) V(ΝaΟΗ) = 0,2. 0,01 = 0,002 mol ΝaΟΗ + ΗA ΝaA + Η 2 Ο Αρχικά 0,002 0, Αντιδρούν z z - - Παράγονται - - z z Τελικά 0,002 - z 0,004 - z z z Προφανώς 0,002 - z = 0 ή z = 0,002 mol Στο διάλυμα που προκύπτει έχουμε το ασθενές οξύ ΗΑ και το άλας NaΑ με συγκεντρώσεις: C ΟΞΕΟΣ(1) = n V 0,002 ή C ΟΞΕΟΣ(1) = Μ (4) 0,03 n 0,002 C ΑΛΑΤΟΣ(1) = ή C ΑΛΑΤΟΣ(1) = V 0,03 Μ (5) Έχουμε διάλυμα του ασθενή ηλεκτρολύτη HA που περιέχει και το άλας NaA οπότε προκειμένου να βρούμε την [Η 3 Ο + ] άρα και το ph του διαλύματος θα κάνουμε πινακάκι 2 γραμμών για την διάσταση του άλατος και πινακάκι 4 γραμμών για τον ιοντισμό του HA λαμβάνοντας υπόψη ότι έχουμε επίδραση κοινού ιόντος στα ιόντα A - : mol / L NaA Νa + + A - Αρχικά C ΑΛΑΤΟΣ(1) - - Τελικά - C ΑΛΑΤΟΣ(1) C ΑΛΑΤΟΣ(1) mol / L HA + Η 2 Ο Η 3 Ο + + A - Αρχικά C ΟΞΕΟΣ(1) - - Ιοντίζονται λ - - Παράγονται - λ λ Ι.Ι C ΟΞΕΟΣ(1) - λ λ λ + C ΑΛΑΤΟΣ(1) ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

5 Από την έκφραση της Κa(ΗΑ) έχουμε: ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Ka(ΗΑ) = [H 3O + ] [A - ] [HA] ή Ka(ΗΑ) = (λ + C ΑΛΑΤΟΣ) λ C ΟΞΕΟΣ - λ (6) Αφού Κa / C ΟΞΕΟΣ(1) < 10-2 μπορούμε να πάρουμε προσεγγίσεις οπότε: C ΟΞΕΟΣ(1) λ = C ΟΞΕΟΣ(1) (7) και C ΑΛΑΤΟΣ(1) + λ = C ΑΛΑΤΟΣ(1) (8) Από τις σχέσεις 4, 5, 6, 7 και 8 βρίσκουμε λ = 10-5 Μ οπότε ph = 5. Β4. Ποιος δείκτης από τους παρακάτω Δείκτης Α με pka = 4 Δείκτης B με pka = 8 Δείκτης Γ με pka = 11 είναι κατάλληλος για τον προσδιορισμό του τελικού σημείου της ογκομέτρησης; Να αιτιολογήσετε πλήρως την επιλογή σας. Θα επιλέξουμε τον δείκτη Β γιατί η χρωματική του αλλαγή, που συμβαίνει από ph = 7 μέχρι ph = 9, περιέχει το ph του ισοδύναμου σημείου της ογκομέτρησης. Δίνεται ότι: Όλα τα διαλύματα βρίσκονται σε θερμοκρασία θ = 25 ο C Kw = 10-14, Κa(HA) = 10-5 Από τα δεδομένα του προβλήματος επιτρέπονται οι γνωστές προσεγγίσεις. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω προτάσεις συμπληρωμένες με τους σωστούς όρους: i. Η γλυκόζη αποτελεί τη μοναδική πηγή ενέργειας του εγκεφάλου και του κεντρικού νευρικού συστήματος. ii. Το ATP αποτελείται από μια βάση πουρίνης, την αδενίνη, ένα σάκχαρο, τη ριβόζη και μια τριφωσφωρική ομάδα. iii. Διπεπτίδιο ονομάζεται το μόριο που σχηματίζεται από τη συνένωση δύο αμινοξέων με το σχηματισμό ενός πεπτιδικού δεσμού. iv. Οι ανεξάρτητες πεπτιδικές αλυσίδες που συνθέτουν το πρωτεϊνικό μόριο ονομάζονται υπομονάδες. Γ2. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. i. Στο μεταβολισμό των σπονδυλωτών, όταν το ποσό του διαθέσιμου οξυγόνου είναι οριακό, όπως στους μυς κατά την διάρκεια έντονης μυϊκής δραστηριότητας, το πυροσταφυλικό ανάγεται σε: ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

6 α. γαλακτικό β. αιθανόλη γ. γλυκόζη δ. ακεταλδεΰδη ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ii. Το ΑΤΡ σχηματίζεται από ADP και Pi, όταν: α. όταν το φως παγιδεύεται από τους ετερότροφους οργανισμούς β. μόρια καυσίμων οξειδώνονται στους ετερότροφους οργανισμούς γ. μεταφέρονται νευρικά ερεθισμάτα δ. σε αντιδράσεις που απαιτούν ενέργεια iii. Στην απορρόφηση του ασβεστίου βοηθά: α. η γλυκόζη β. η λακτόζη γ. η κυτταρίνη δ. το άμυλο Γ3. Να χαρακτηρίσετε τις προτάσεις που ακολουθούν, γράφοντας στο τετράδιό σας δίπλα στο γράμμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρόταση, τη λέξη Σωστό, αν η πρόταση είναι σωστή, ή Λάθος, αν η πρόταση είναι λανθασμένη. i. Τα αμινοξέα εμφανίζουν θετικό συνολικό φορτίο σε υδατικό διάλυμα με ph < pi. Σωστό ii. Η διάσπαση των μακρομορίων σε απλούστερες ενώσεις ονομάζεται αναβολισμός και συνοδεύεται συνήθως με παράλληλη απελευθέρωση ενέργειας. Λάθος iii. Το κύριο όργανο της γλυκονεογένεσης είναι το ήπαρ. Σωστό Γ4. Να γράψετε στο τετράδιό σας τα γράμματα της Στήλης 1 και δίπλα σε κάθε γράμμα έναν από τους αριθμούς της Στήλης 2, ώστε να προκύπτει η σωστή αντιστοίχηση. Στήλη 1 Στήλη 2 α. φωσφοκινάση 1. ζύμωση β. φωσφορυλάση 2. φωσφορυλίωση γλυκόζης γ. εξοκινάση 3. διάσπαση γλυκογόνου δ. φωσφοφρουκτοκινάση 4. ρυθμιση γλυκόλυσης ε. γαλακτική αφυδρογονάση 5. φωσφορυλίωση υποστρώματος α 5 β. 3 γ. 2 δ. 4 ε. 1 Γ5. Να αναφέρετε τις φυσικοχημικές ιδιότητες του νερού. Οι δεσμοί υδρογόνου σχετίζονται με σπουδαίες φυσικοχημικές ιδιότητες του νερού, όπως: Την άριστη διαλυτική του ικανότητα, αφού από αυτήν εξαρτάται η δράση των διάφορων βιομορίων. Τη μεγάλη επιφανειακή τάση, η οποία έχει μεγάλη σημασία για το σχηματισμό των μεμβρανών και τη μετακίνηση του νερού. Τη μεγάλη θερμοχωρητικότητα, αφού απαιτεί υψηλά σχετικά ποσά θερμότητας για την ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

7 ΑΡΧΗ 7ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ανά βαθμό μεταβολή της θερμοκρασίας του. 'Ετσι διατηρείται σχετικά σταθερή η θερμοκρασία του κυττάρου, ακόμη και όταν αυτό δέχεται ή αποβάλλει μεγάλα ποσά θερμότητας. ΘΕΜΑ Δ Ο κύκλος του κιτρικού οξέος ή κύκλος του Krebs, προς τιμή του επιστήμονα που τον ανακάλυψε, είναι το τελικό στάδιο αποδόμησης των υδατανθράκων, των λιπών και των αμινοξέων που προσλαμβάνονται με τη διατροφή. Αποτελεί σημαντικό μέρος της αερόβιας αναπνοής. Στο τρίτο βήμα του κύκλου συμμετέχει το ένζυμο ισοκιτρική αφυδρογονάση που έχει ως υπόστρωμα το ισοκιτρικό. Δ1. i. Ποια αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο αυτό; Το ισοκιτρικό αποκαρβοξυλιώνεται οξειδωτικά. Απομακρύνεται δηλαδή ένα μόριο CO 2 οπότε παράγεται μία ένωση με πέντε άτομα άνθρακα, το α-κετογλουταρικό και ένα μόριο NAD + ανάγεται σε NADH. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο ισοκιτρική αφυδρογονάση. ii. Πόσα ΑΤΡ παράγονται, μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος, από την παραπάνω αντίδραση; Ο κύκλος του κιτρικού οξέος εντοπίζεται στα μιτοχόνδρια και είναι στενά συνδεδεμένος με την αναπνευστική αλυσίδα, σκοπός της οποίας είναι η επανοξείδωση των ανηγμένων συνενζύμων NADH και FADH2. Καθώς τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται από τα συνένζυμα αυτά στον τελικό αποδέκτη, που είναι το Ο 2, παράγεται ΑΤΡ. Η οξείδωση του μιτοχονδρικού NADH μέσω της αναπνευστικής αλυσίδας αποδίδει 3 ΑΤΡ, ενώ η οξείδωση του FADH2 αποδίδει 2 ΑΤΡ. Έτσι η απόδοση σε ΑΤΡ κατά την παραπάνω αντίδραση μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος, είναι 3 ΑΤΡ. Δ2. i. Αν το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή της φωσφοκινάσης αποτελείται από νουκλεοτίδια και το 20 % αυτών έχουν αδενίνη ως αζωτούχα βάση, να υπολογίσετε τον αριθμό των νουκλεοτιδίων που έχουν ως αζωτούχα βάση τη γουανίνη. Το μόριο του DΝΑ είναι δίκλωνο και αποτελείται από δύο αλυσίδες που είναι μεταξύ τους συμπληρωματικές, απέναντι από κάθε νουκλεοτίδιο με αζωτούχα βάση την αδενίνη βρίσκεται νουκλεοτίδιο με αζωτούχα βάση την θυμίνη και απέναντι από κάθε νουκλεοτίδιομε αζωτούχα βάση την γουανίνη βρίσκεται νουκλεοτίδιο με αζωτούχα βάση την κυτοσίνη. Έτσι έχουμε ότι: Α = Τ = 20 % και G = C = 30 %. G = 30 % = 3600 ii. Ποιοι δεσμοί συμμετέχουν στο σχηματισμό του δίκλωνου μορίου DNA; Τα νουκλεϊνικά οξέα δημιουργούνται από τα απλούστερα μονομερή τους, τα νουκλεοτίδια. Το υδροξύλιο του 3 ου ατόμου άνθρακα του σακχάρου του πρώτου νουκλεοτιδίου ενώνεται με τη φωσφορική ομάδα του 5 ου ατόμου άνθρακα του σακχάρου του δεύτερου νουκλεοτιδίου (ο δεσμός αυτός ονομάζεται φωσφοδιεστερικός). Με τον ίδιο τρόπο προστίθενται στην αλυσίδα το τρίτο, το τέταρτο νουκλεοτίδιο κ.ο.κ. Κάθε αλυσίδα αποτελείται από ένα σκελετό σακχάρου- φωσφορικού οξέος από τον οποίο προεξέχουν οι βάσεις. O σκελετός σακχάρου - φωσφορικού οξέος βρίσκεται στο εξωτερικό της έλικας, ενώ οι ΤΕΛΟΣ 7ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ

8 ΑΡΧΗ 8ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ αζωτούχες βάσεις στο εσωτερικό. Δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται μεταξύ μίας αδενίνης στη μία αλυσίδα και μίας θυμίνης στην άλλη αλυσίδα, καθώς και μίας γουανίνης στη μία αλυσίδα και μίας κυτοσίνης στην άλλη. Τα ζεύγη αδενίνης - θυμίνης συγκρατούνται μεταξύ τους με δύο δεσμούς υδρογόνου, ενώ τα ζεύγη γουανίνης - κυτοσίνης με τρεις. Οι βάσεις αδενίνη - θυμίνη και γουανίνη-κυτοσίνη είναι μεταξύ τους συμπληρωματικές. Δ3. Πως επηρεάζει ένας μη συναγωνιστικός αναστολέας την κατάλυση των αντιδράσεων που καταλύει η ισοκιτρική αφυδρογονάση; Ο μη-συναγωνιστικός αναστολέας προσδένεται σε περιοχή του ενζύμου διαφορετική από το ενεργό κέντρο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να τροποποιείται η τρισδιάστατη δομή του ενζύμου και να μην μπορεί να δεσμεύσει το υπόστρωμα αποτελεσματικά. Δεν είναι αναγκαίο ο μησυναγωνιστικός αναστολέας να έχει παρόμοιο σχήμα με αυτό του υποστρώματος. Η έκταση της μη-συναγωνιστικής αναστολής εξαρτάται από: τη συγκέντρωση του αναστολέα, τη συγγένεια του ενζύμου ως προς τον αναστολέα. Κατά τη μη-συναγωνιστική αναστολή η Km του ενζύμου ως προς το υπόστρωμα μένει η ίδια (δε μεταβάλλεται η συγγένεια ενζύμου - υποστρώματος), ενώ αλλάζει η Vmax. ΤΕΛΟΣ 8ΗΣ ΑΠΟ 8 ΣΕΛΙΔΕΣ