Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου

Απρίλιος Μάιος 12 Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου Δημοσθένης Καρυοφύλλης

Βιολογία Γενικής Παιδείας Β Λυκείου (Ερωτήσεις που παρουσιάζουν ενδιαφέρον) 1. Τι είναι τα βιομόρια και ποια είναι τα βασικά χαρακτηριστικά τους; Βιομόρια είναι τα βασικά δομικά ή λειτουργικά συστατικά των οργανισμών που παράγονται από τους ίδιους. Από τα χαρακτηριστικά που πρέπει να διαθέτουν είναι: Σταθερότητα και Ποικιλομορφία 2. Ποια στοιχεία συμμετέχουν σε μεγάλο ποσοστό στο σχηματισμό βιομορίων; Τα στοιχεία C, H, N και Ο. 3. Για ποιους λόγους τα στοιχεία C, N, H και Ο συμμετέχουν σε ποσοστό 96% κ.β. στο σχηματισμό βιομορίων; Γιατί: Μπορούν να σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς, τόσο μεταξύ τους όσο και με άτομα των άλλων τριών στοιχείων. Με εξαίρεση το Η, καθένα από τα άλλα τρία μπορεί να συνδέεται με απλούς ή πολλαπλούς δεσμούς, με περισσότερα από ένα άτομα του ίδιου ή διαφορετικών στοιχείων ταυτόχρονα. 4. Να αναφέρετε παραδείγματα βιομορίων-πολυμερών και τα αντίστοιχα μονομερή τους. Βιομόριο (πολυμερές) Πρωτεΐνη Νουκλεϊκά οξέα Υδατάνθρακες Μονομερές Αμινοξέα Νουκλεοτίδια Μονοσακχαρίτες 5. Με ποια χημική αντίδραση ενώνονται τα μονομερή ώστε να σχηματίσουν πολυμερή; Τα μονομερή ενώνονται ένα μηχανισμό που ονομάζεται συμπύκνωση και σχηματίζονται τα πολυμερή- μακρομόρια (που είναι και βιομόρια). Στη συμπύκνωση ένα H από το ένα μονομερές και ένα ΟΗ από το επόμενο 2

απομακρύνονται, σαν ένα μόριο H2O, και τα δυο μονομερή συνδέονται με ομοιοπολικό δεσμό. 6. Ποια αντίδραση ονομάζεται υδρόλυση; Η διάσπαση των βιομορίων με την προσθήκη H2O, ονομάζεται υδρόλυση. 7. Ποια είναι η χημική σύσταση ενός αμινοξέος; Πόσα αμινοξέα συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών; Που διαφέρουν τα αμινοξέα στη δομή τους; Κάθε αμινοξύ αποτελείται: από ένα άτομο άνθρακα ενωμένο: με ένα υδρογόνο, μια αμινομάδα, μια καρβοξυλομάδα και μια πλευρική αλυσίδα R. Στη δομή των πρωτεϊνών συμμετέχουν 20 διαφορετικά αμινοξέα. Η πλευρική ομάδα R έχει διαφορετική χημική δομή για κάθε αμινοξύ. Άρα υπάρχουν 20 διαφορετικές R στα 20 διαφορετικά αμινοξέα. 8. Ποια είναι τα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών; Τα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών είναι τα παρακάτω: Πρωτοταγής δομή: η αλληλουχία των αμινοξέων. Δευτεροταγής δομή: ελικοειδής δομή ή δομή πτυχωτής επιφάνειας. Τριτοταγής δομή: 3D δομή στο χώρο πληροφορίες για τη λειτουργία. Τεταρτοταγής δομή: συνολική δομή στο χώρο. Αφορά σε πρωτεΐνες με περισσότερες από μια αλυσίδες και συνδυασμός τους για σχηματισμό του τελικού ενιαίου μορίου. 9. Τι είναι η μετουσίωση μιας πρωτεΐνης και πώς επιτυγχάνεται; Μετουσίωση μιας πρωτεΐνης είναι το σπάσιμο των δεσμών που έχουν αναπτυχθεί μεταξύ των πλευρικών ομάδων των αμινοξέων, με αποτέλεσμα την καταστροφή της τρισδιάστατης δομής της και συνεπώς την απώλεια της λειτουργικότητάς της. Μετουσίωση μπορεί να συμβεί με: ακραίες θερμοκρασίες και ακραίες τιμές ph 3

10. Ποια είναι η χημική δομή ενός νουκλεοτιδίου; Τα νουκλεοτίδια αποτελούνται από: Μια πεντόζη (σάκχαρο), που μπορεί να είναι η δεσοξυριβόζη ή η ριβόζη Ένα μόριο φωσφορικού οξέος και Μια αζωτούχο βάση, που μπορεί να είναι μια από τις Α, Τ, U, G, C. 11. Ποιες διαφορές έχει ένα ριβονουκλεοτίδιο από ένα δεσοξυριβονουκλεοτίδιο; Ριβο- Δεσοξυριβο- Αζωτούχες βάσεις U T Πεντόζη ριβόζη δεσοξυριβόζη 12. Ποια είναι η δομή του DNA; 2 πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες (κλώνοι) που σχηματίζουν διπλή έλικα Οι αζωτούχες βάσεις κάθε κλώνου είναι κάθετες στον κύριο άξονα και προεξέχουν στο εσωτερικό του Οι δυο κλώνοι συγκρατούνται με δεσμούς υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ των απέναντι αζωτούχων βάσεων Οι αζωτούχες βάσεις που βρίσκονται απέναντι η μια από την άλλη χαρακτηρίζονται σαν συμπληρωματικές. Τέτοιες είναι: Α- Τ και G- C Μεταξύ των ζευγαριών των συμπληρωματικών βάσεων αναπτύσσονται: 2 δεσμοί υδρογόνου στο ζεύγος Α- Τ και 3 δεσμοί υδρογόνου στο ζεύγος G- C. 13. Ποια είναι η χαρακτηριστική ιδιότητα του DNA και ποια η σημασία της; Η χαρακτηριστική ιδιότητα του DNA είναι η συμπληρωματικότητα. Χάρη στη συμπληρωματικότητα το μόριο του DNA μπορεί: Να αντιγράφεται με ακρίβεια και Να ασκεί τον κατευθυντήριο ρόλο του σε όλες τις δραστηριότητες του κυττάρου. 14. Ποιος είναι ο βιολογικός ρόλος του DNA ; Ο βιολογικός ρόλος του DNA είναι: Φέρει τις γενετικές πληροφορίες Ελέγχει μέσο αυτών κάθε κυτταρική δραστηριότητα 4

Μεταβιβάζει τις πληροφορίες αναλλοίωτες από γενιά σε γενιά Επιτρέπει τη δημιουργία γενετικής ποικιλομορφίας. Το σύνολο των μορίων του DNA ενός κυττάρου αποτελεί το γενετικό υλικό. 15. Ποιος είναι ο ρόλος του RNA; Το RNA εμφανίζεται με τρεις διαφορετικούς τύπους και ο καθένας έχει διαφορετικό ρόλο: Αγγελιαφόρο RNA (mrna), μεταφέρει τη γενετική πληροφορία από το DNA στα ριβοσώματα. Μεταφορικό RNA (trna), μεταφέρει τα αμινοξέα στα ριβοσώματα. Ριβοσωμικό RNA (rrna), έχει δομικό ρόλο σαν συστατικό των ριβοσωμάτων. 15. Σε ποιες περιοχές του κυττάρου εντοπίζεται το DNA και σε ποιες το RNA; Στα ευκαρυωτικά κύτταρα το DNA βρίσκεται Μέσα στον πυρήνα, Στα μιτοχόνδρια (μικρό ποσοστό) και Στους χλωροπλάστες (μικρό ποσοστό) Το RNA βρίσκεται: Στον πυρήνα, Στο κυτόπλασμα Ελεύθερο ή Στα ριβοσώματα Στα μιτοχόνδρια και Στους χλωροπλάστες 16. Ποιος είναι ο ρόλος των υδατανθράκων στα κύτταρα; Οι υδατάνθρακες μπορεί να είναι πηγή ενέργειας στα κύτταρα, όπως η γλυκόζη, το άμυλο και το γλυκογόνο. Επίσης, έχουν ρόλο ως δομικά συστατικά, όπως ή κυτταρίνη. 17. Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται οι υδατάνθρακες; Διακρίνονται σε μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες και πολυσακχαρίτες. 5

18. Με ποιο τρόπο προκύπτουν οι πολυσακχαρίτες και ποιοι είναι οι κυριότεροι από αυτούς; Οι πολυσακχαρίτες προκύπτουν από τη συνένωση πολλών μονοσακχαριτών. Κυριότεροι είναι: η κυτταρίνη, που βρίσκεται στα φυτά και έχει δομικό ρόλο. το άμυλο, που βρίσκεται στα φυτά και έχει αποθηκευτικό ρόλο. το γλυκογόνο, που βρίσκεται στα ζωικά κύτταρα και τους μύκητες και έχει αποθηκευτικό ρόλο. 19. Ποιος είναι ο ρόλος των λιπών στους οργανισμούς; Ποιες είναι οι σημαντικότερες κατηγορίες λιπιδίων και ποιο είναι το κοινό τους χαρακτηριστικό; Τα λίπη λειτουργούν ως αποθήκες ενέργειας ενώ έχουν και δομικό. Οι σημαντικότερες κατηγορίες είναι τα ουδέτερα λίπη, τα φωσφολιπίδια και τα στεροειδή λίπη. Κοινό τους χαρακτηριστκό είναι ότι δεν διαλύονται στο νερό. 20. Ποια είναι η χημική δομή των ουδέτερων λιπών και σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται; Τα ουδέτερα λίπη αποτελούνται από ένα μόριο γλυκερόλης και 3 μόρια λιπαρών οξέων. Τα ουδέτερα λίπη ονομάζονται και τριγλυκερίδια και διακρίνονται σε: Κορεσμένα, που είναι κυρίως ζωικής προέλευσης και συνήθως στερεά. Ακόρεστα, που είναι κυρίως φυτικής προέλευσης και συνήθως υγρά. 21. Ποια είναι η δομή των φωσφολιπιδίων και ποιος είναι ο ρόλος τους; Αποτελούνται από μια υδρόφοβη ουρά, που είναι 2 μόρια λιπαρού οξέος και μια υδρόφιλη κεφαλή. Η υδρόφιλη κεφαλή αποτελείται από 1 μόριο γλυκερόλης, 1 μόριο φωσφορικού οξέος και 1 μικρότερο πολικό μόριο. Συμμετέχουν στη δομή της κυτταρικής μεμβράνης. 22. Ποια κύτταρα ονομάζονται προκαρυωτικά και ποια ευκαρυωτικά; Προκαρυωτικά είναι τα κύτταρα που δεν έχουν εσωτερικές μεμβράνες και επομένως δεν έχουν σχηματισμένο πυρήνα. Ευκαρυωτικά είναι τα κύτταρα που έχουν εσωτερικές μεμβράνες και επομένως έχουν σχηματισμένο πυρήνα. Θεωρούνται πιο εξελιγμένα από τα προκαρυωτικά. 6

23. Να περιγράψεις τη δομή της πλασματικής μεμβράνης (κυτταρικής μεμβράνης). Το μοντέλο της μεμβράνης που είναι αποδεκτό σήμερα είναι το μοντέλο του ρευστού μωσαϊκού, δηλαδή οι μεμβράνες αποτελούνται: Από μια διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίων, ανάμεσα στα οποία Παρεμβάλλονται στεροειδή και Πρωτεΐνες, που Βρίσκονται στην επιφάνεια της μεμβράνης ή Βυθίζονται στο εσωτερική της ή Τη διαπερνούν κάθετα. 24. Ποιες είναι οι λειτουργίες της πλασματικής μεμβράνης (κυτταρικής μεμβράνης); Λειτουργίες της πλασματικής μεμβράνης Περιβάλλει το κύτταρο και το διαχωρίζει από το εξωτερικό του περιβάλλον. Ελέγχει τις ουσίες που εισέρχονται και εξέρχονται από το κύτταρο. Υποδέχεται και ερμηνεύει μηνύματα από το περιβάλλον. 25. Ποιος είναι ο ρόλος του πυρήνα στα κύτταρα; Ο πυρήνας των κυττάρων: Φυλάσσει το γενετικό υλικό, καθορίζει τις ιδιότητες του κυττάρου και ελέγχει τις κυτταρικές λειτουργίες. Σε αυτόν αντιγράφεται το γενετικό υλικό και εξασφαλίζεται η μεταβίβαση των πληροφοριών από γενεά σε γενεά. Σε αυτόν συντίθενται τα διάφορα είδη RNA. 26. Σε ποια κύτταρα εντοπίζονται οι χλωροπλάστες και ποιος ο ρόλος τους; Οι χλωροπλάστες εντοπίζονται μόνο στα φωτοσυνθετικά κύτταρα (των φυτών) και μέσα σε αυτούς γίνεται η φωτοσύνθεση. 27. Ποια είναι η δομή των χλωροπλαστών; Οι χλωροπλάστες Περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη. Στο εσωτερικό τους βρίσκεται το παχύρρευστο στρώμα, στο οποίο υπάρχουν Τα θυλακοειδή, που σχηματίζουν τα grana. Στο στρώμα υπάρχουν 7

DNA, Ένζυμα και Ριβοσώματα 28. Σε ποια κύτταρα εντοπίζονται τα μιτοχόνδρια και ποιος είναι ο ρόλος τους; Υπάρχουν σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα, με εξαίρεση τα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια του ανθρώπου. Σε αυτά γίνεται μετατροπή της χημικής ενέργειας (σε άλλη μορφή χημικής). 29. Τι είναι ο μεταβολισμός; Είναι το σύνολο των βιοχημικών αντιδράσεων ενός κυττάρου (ή ενός οργανισμού). Διακρίνεται στον αναβολισμό και στον καταβολισμό. 30. Τι είναι ο αναβολισμός και ο καταβολισμός; Ο καταβολισμός περιλαμβάνει τις αντιδράσεις διάσπασης πολύπλοκων ενώσεων σε απλές και έχουμε απόδοση ενέργειας. Οι αντιδράσεις που αποδίδουν ενέργεια λέγονται εξώθερμες. Ο αναβολισμός περιλαμβάνει τις αντιδράσεις σύνθεσης πολύπλοκων ενώσεων από άλλες πιο απλές με κατανάλωση ενέργειας. Οι αντιδράσεις που καταναλώνουν ενέργεια λέγονται ενδόθερμες. 31. Τι είναι το ΑΤΡ και ποιος είναι ο ρόλος του; Το ΑΤΡ είναι το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου. Χημικά είναι ένα ριβονουκλεοτίδιο με τρεις φωσφορικές ομάδες και αδενίνη ως αζωτούχα βάση. Το ATP παραλαμβάνει, μεταφέρει και αποδίδει ενέργεια σε οποιοδήποτε σημείο του κυττάρου. 32. Τι είναι τα ένζυμα και ποιος είναι ο ρόλος τους; Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που καταλύουν τις βιοχημικές αντιδράσεις στα κύτταρα. Τα ένζυμα χαμηλώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης και οι αντιδράσεις γίνονται σε περιβάλλον και θερμοκρασίες κατάλληλες για τα κύτταρα και σε πολύ μικρά χρονικά διαστήματα. 8

33. Με ποιο τρόπο επηρεάζει η θερμοκρασία την ταχύτητα των ενζυμικών αντιδράσεων; Όπως και στις χημικές αντιδράσεις η ταχύτητα αντίδρασης μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία. Για κάθε ένζυμο υπάρχει μια θερμοκρασία (άριστη) που η ταχύτητα αντίδρασης είναι η μέγιστη. Τα περισσότερα ένζυμα του ανθρώπου έχουν άριστη θερμοκρασία μεταξύ 36-38 ο, που είναι και η θερμοκρασία του σώματος. Από τη θερμοκρασία των 50 ο και πάνω, η ταχύτητα μειώνεται, γιατί η πρωτεΐνη αρχίζει να χάνει την τριτοταγή της δομή και επομένως τη λειτουργικότητά της. Το φαινόμενο αυτό συνήθως είναι και μόνιμο (δεν επανέρχεται η δραστικότητα του ενζύμου με ελάττωση της θερμοκρασίας). 34. Με ποιο τρόπο επηρεάζει το ph την ταχύτητα των ενζυμικών αντιδράσεων; Για κάθε ένζυμο υπάρχει μια ορισμένη τιμή ph (άριστη), στην οποία η ταχύτητα αντίδρασης είναι μέγιστη. Για τα περισσότερα ένζυμα η τιμή αυτή είναι μεταξύ 5-9. Ισχυρά όξινο ή αλκαλικό ph, μπορεί να προκαλέσει μερική ή ολική καταστροφή τους. 35. Τι είναι ο κυτταρικός κύκλος και σε ποιες φάσεις διαιρείται; Κυτταρικός κύκλος είναι το χρονικό διάστημα μεταξύ δυο διαδοχικών κυτταρικών διαιρέσεων. Διαιρείται σε δυο επιμέρους φάσεις, τη μεσόφαση και τη μίτωση, που με τη σειρά τους διαιρούνται σε: Μεσόφαση (περίοδος «προετοιμασίας» του κυττάρου για τη διαίρεση που θα ακολουθήσει) G1 S G2 Μίτωση (περίοδος στην οποία γίνεται η διαίρεση του γενετικού υλικού και όχι του κυττάρου) Πρόφαση Μετάφαση Ανάφαση Τελόφαση 9

36. Ποιο είναι το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας; Το κεντρικό δόγμα της μοριακής βιολογίας δίνεται στο παρακάτω διάγραμμα: 37. Άσκηση Ένα μόριο DNA απομονώθηκε και μετρήθηκαν οι αζωτούχες βάσεις του, οι οποίες ήταν συνολικά 50.000. Το 20% από αυτές ήταν αδενίνες. α) Να υπολογιστεί το ποσοστό και των υπόλοιπων βάσεων καθώς και η αριθμητική τους τιμή. β) Πόσοι δεσμοί υδρογόνου απαιτούνται για τη συγκρότηση αυτού του μορίου του DNA; γ) Πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί υπάρχουν στο μόριο του DNA; 38. Άσκηση Μια πρωτεΐνη έχει μοριακό βάρος 24.000 και αποτελείται από 4 όμοιες πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Αν το μέσο μοριακό βάρος των αμινοξέων είναι 100 να βρείτε τον αριθμό των αμινοξέων από τα οποία αποτελείται κάθε αλυσίδα. Πόσα επίπεδα οργάνωσης έχει η συγκεκριμένη πρωτεΐνη; 10