ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ - ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 15 02 2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Μαρίνος Ιωάννου, Ιωάννα Καλλιώρα ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ A Για τις ερωτήσεις Α1 έως Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. A1. Υδατικό διάλυμα Ca(OH) 2 συγκέντρωσης 0,005 Μ έχει στους 25 C ph ίσο με: α. 2 β. 12 γ. μεγαλύτερο από 2 και μικρότερο από 7 δ. μικρότερο από 12 και μεγαλύτερο από 7. A2. Κατά την πλήρη εξουδετέρωση υδατικού διαλύματος CH 3 COOH με υδατικό διάλυμα ΝΗ 3 το διάλυμα που προκύπτει είναι: α. όξινο β. βασικό γ. ουδέτερο δ. όξινο ή βασικό ή ουδέτερο ανάλογα με τις τιμές των Ka(CH 3 COOH) και Kb(ΝH 3 ) A3. Το H 2 SO 4 είναι ισχυρότερο οξύ σε σχέση με το HClO, διότι: α. έχει μεγαλύτερη τάση να αποδίδει πρωτόνια β. περιέχει περισσότερα άτομα Η ανά μόριο γ. είναι περισσότερο ευδιάλυτο στο νερό δ. αντιδρά με μεγαλύτερο αριθμό βάσεων. A4. Διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ, συγκέντρωσης C και όγκου V, αραιώνεται με προσθήκη νερού μέχρι τελικού όγκου V = 25V. Αν ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ στο αρχικό διάλυμα είναι α, ο βαθμός ιοντισμού α του ΗΑ στο αραιωμένο διάλυμα είναι: (θεωρούμε ότι α < 0,1) α. α = 5α β. α = 25α γ. α = α/5 δ. α = 5 α A5. Να αποδείξετε ότι το ph ρυθμιστικού διαλύματος της μορφής της μορφής ΗΑ/NaA παραμένει σταθερό με την αραίωσή του μέσα σε κάποια όρια. Έστω το ασθενές οξύ ΗΑ και το άλας ΝaΑ με συγκεντρώσεις C ΑΛΑΤΟΣ και C ΟΞΕΟΣ αντίστοιχα. Το αρχικό ph του ρυθμιστικού διαλύματος θα είναι: ph ΑΡΧΙΚΟ )=)pka)+)log C ΑΛΑΤΟΣ )C ΟΞΕΟΣ Μετά την αραίωση οι συγκεντρώσεις θα είναι C ΑΛΑΤΟΣ και C ΟΞΕΟΣ αντίστοιχα. Σελίδα 1 από 7
'C ΟΞΕΟΣ' V ΑΡΧΙΚΟΣ 'C = ΟΞΕΟΣ'' V ΤΕΛΙΚΟΣ n ΑΡΧΙΚΑ' '='n ΤΕΛΙΚΑ' η-'c ΑΡΧΙΚΗ 'V ΑΡΧΙΚΟΣ '='C ΤΕΛΙΚΗ 'V ΤΕΛΙΚΟΣ 'C ΑΛΑΤΟΣ' V ΑΡΧΙΚΟΣ C ΑΛΑΤΟΣ'' = V ΤΕΛΙΚΟΣ Το τελικό ph του ρυθμιστικού διαλύματος θα είναι: ph ΤΕΛΙΚΟ )=)pka)+)log C ΑΛΑΤΟΣ' )C ΟΞΕΟΣ' C ΑΛΑΤΟΣ η7)ph ΤΕΛΙΚΟ )=)pka)+)log )CΟΞΕΟΣ ή ph ΤΕΛΙΚΟ = ph ΑΡΧΙΚΟ ΘΕΜΑ B Β1. Δίνεται διάλυμα το οποίο περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ σε συγκέντρωση 0,1 M, διάλυμα Δ 1. Το διάλυμα Δ 2 περιέχει το ασθενές οξύ ΗΒ σε συγκέντρωση 1 Μ. i. Ποιο το ph του Δ 1 ; Έχουμε διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗΑ οπότε θα κάνουμε πινακάκι 4 γραμμών: mol / L HA + Η 2 Ο Η 3 Ο + + A - 1 Αρχικά C(HA) - - Ιοντίζονται x - - Παράγονται - x x Τελικά C(HA) - x x x Από την έκφραση της Ka για το ασθενές οξύ ΗΑ λαμβάνοντας προσεγγίσεις βρίσκουμε x = 10-3 M οπότε ph 1 = 3. Ποιο το ph του Δ 2 ; Έχουμε διάλυμα του ασθενούς οξέος ΗB οπότε θα κάνουμε πινακάκι 4 γραμμών: mol / L HB + Η 2 Ο Η 3 Ο + + B - 1 Αρχικά C(HB) - - Ιοντίζονται y - - Παράγονται - y y Τελικά C(HB) - y y y Από την έκφραση της Ka για το ασθενές οξύ ΗB λαμβάνοντας προσεγγίσεις βρίσκουμε y = 10-3 M οπότε ph 2 = 3. i Αναμιγνύονται 400 ml του Δ 1 με 400 ml του Δ 2 οπότε προκύπτει διάλυμα Δ 3. Ποιο το ph του Δ 3 ; Όταν σε ένα διάλυμα με ph ίσο με 3 προσθέτουμε ένα άλλο διάλυμα με το ίδιο ph το ph του διαλύματος που προκύπτει είναι και αυτό ίσο με 3. Δίνεται Κa(HA) = 10-5, Κa(HB) = 10-6 και Kw = 10-14 Σελίδα 2 από 7
Β2. Δίνονται τα παρακάτω υδατικά διαλύματα: Διάλυμα ΗΑ 0,1 Μ διάλυμα Δ 1. Διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 Μ διάλυμα Δ 2. Να υπολογίσετε τον όγκο από κάθε διάλυμα που θα χρησιμοποιήσετε για να παρασκευάσετε 100 ml ρυθμιστικού διαλύματος με ph = 5. Δίνεται Κa(HA) = 10-5 και Kw = 10-14 Κατά την ανάμιξη των Δ 1 και Δ 2 πραγματοποιείται αντίδραση. Έστω ότι αναμιγνύονται V 1 ml του Δ 1 με V 2 ml του Δ 4. Βρίσκουμε τα mol του ΗΑ και του ΝaΟΗ. mol HA = 0,1 V 1 mol ΝaΟΗ = 0,1 V 2 Αφού προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα το ΗΑ είναι σε περίσσεια: mol ΝaΟΗ + CH 3 COOH CH 3 COOΝa + Η 2 Ο Αρχικά 0,1 V 2 0,1 V 1 - - Αντιδρούν 0,1 V 2 0.1 V 2 - - Παράγονται - - 0,1 V 2 0,1 V 2 Τελικά - 0,1 V 1 0,1 V 2 0,1 V 2 0,1 V 2 Οι συγκεντρώσεις C ΟΞΕΟΣ(1) και C ΑΛΑΤΟΣ(1) μετά την ανάμιξη είναι:!c ΟΞΕΟΣ(1)! = 0,1(V 1!1!V 2) V 1! +!V 2 (4) C ΑΛΑΤΟΣ(1)! = 0,1V 2 V 1! +!V 2 (5) Το τελικό διάλυμα είναι ρυθμιστικό διάλυμα ασθενούς οξέος και άλατος του ασθενούς οξέος. Από την εξίσωση των Henderson- Hasselbachl έχουμε: 0,1V 2 C ΑΛΑΤΟΣ(1) V 1) +)V 2 ph ΤΕΛΙΚΟ )=)pka)+)log η9)5)=)5)+)log η9)v 1 )=)2V 2) (6) )CΟΞΕΟΣ(1) 0,1(V 1) @ ) V 2 ) V 1) +)V 2 Από τις σχέσεις 1, 2 και 3 βρίσκουμε C ΟΞΕΟΣ(1) = C ΑΛΑΤΟΣ(1) = 0,033 Μ. Άρα ισχύουν οι προϋποθέσεις για να χρησιμοποιήσουμε την εξίσωση των Henderson- Hasselbachl οπότε V 1 = 66,67 ml και V 2 = 33,33 ml. Σελίδα 3 από 7
ΘΕΜΑ Γ Γ1. Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω προτάσεις συμπληρωμένες με τους σωστούς όρους: i. Οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις του μεταβολισμού χρησιμοποιούν ως συνένζυμα ενώσεις που παράγονται από βιταμίνες του συμπλέγματος Β. i iv. Το άμυλο διασπάται από το πεπτικό ένζυμο α αμυλάση. Οι χημικές ιδιότητες των μονοσακχαριτών οφείλονται στις πολλές υδροξυλομάδες που περιέχουν. Το πυροσταφυλικό οξύ που έχει παραχθεί κατά τη γλυκόλυση στο κυτταρόπλασμα εισέρχεται στα μιτοχόνδρια όπου μετατρέπεται σε Ακετυλο συνένζυμο Α. Γ2. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. i. Η λειτουργία των νεφρών διαφόρων οργανισμών μπορεί να χαρακτηριστεί ως: α. Πέψη β. Απορρόφηση γ. Μέσο μεταφοράς δ. Απέκκριση i Το άμυλο είναι: α. μονοσακχαρίτης β. εξόζη γ. δισακχαρίτης δ. πολυσακχαρίτης Το πυροσταφυλικό που παράγεται κατά την αναερόβια διάσπαση της γλυκόζης στους ζυμομύκητες : α. ανάγεται σε αιθανόλη β. ανάγεται από την πυροσταφυλική αφυδρογονάση γ. αποκαρβοξυλιώνεται σε ακεταλδεΰδη, η οποία στη συνέχεια ανάγεται σε αιθανόλη δ. Διασπάται με τη δράση της φωσφορυλάσης 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. Η γλυκόλυση ρυθμίζεται από την φωσφοφρουκτοκινάση. ΣΩΣΤΟ Οι πολυσακχαρίτες είναι γλυκοζίτες. ΣΩΣΤΟ i Το ακέτυλοσυνένζυμο Α όπως και το ΑΤΡ, μεταφέρει μία ενεργοποιημένη ακετυλομάδα. ΛΑΘΟΣ Σελίδα 4 από 7
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. Γλυκόζη 6 φωσφορική Γλυκόζη 2 1. ενδιάμεσο προϊόν μεταβολισμού του αμύλου β. γλυκονεογένεση 4 2. εξοκινάση γ. 6 φωσφορική Γλυκόζη 6 φωσφορική Φρουκτόζη 3 δ. μαλτόζη 1 ε. Βακτήρια 5 3. ισομερισμός 4. γλυκοπλαστικά αμινοξέα 5. γαλακτικό οξύ Γ5. Να περιγράψετε τον κύκλο ATP- ADP ο οποίος είναι ο βασικός τρόπος ανταλλαγής της ενέργειας στα βιολογικά συστήματα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση του ΑΤΡ χρησιμοποιείται για: 1. τη σύνθεση βιομορίων και μακρομορίων από απλούστερα μόρια, 2. την κίνηση, 3. τη μεταφορά νευρικών ερεθισμάτων, 4. τη μεταφορά συστατικών μέσα και έξω από το κύτταρο και 5. γενικά για την προαγωγή αντιδράσεων που απαιτούν ενέργεια. Με τη σειρά του το ΑΤΡ σχηματίζεται από ADP και Pi, όταν: 1. μόρια καυσίμων οξειδώνονται στους ετερότροφους οργανισμούς ή 2. όταν το φως παγιδεύεται από τους φωτότροφους οργανισμούς. Αυτός ο κύκλος ATP- ADP είναι ο βασικός τρόπος ανταλλαγής της ενέργειας στα βιολογικά συστήματα. ΘΕΜΑ Δ Δ1. Το γλυκογόνο αποτελεί την κύρια αποταμιευτική μορφή της γλυκόζης των ζωικών κυττάρων. Είναι ένα μεγάλο διακλαδισμένο πολυμερές, που αποτελείται από μόρια γλυκόζης ενωμένα με γλυκοζιτικούς δεσμούς. i. Που βρίσκεται το γλυκογόνο; Ιδιαίτερα πλούσιοι σε γλυκογόνο είναι οι σκελετικοί μυς και το ήπαρ. Η συγκέντρωση του γλυκογόνου στα ηπατικά κύτταρα είναι υψηλότερη από ότι στα μυϊκά, αλλά λόγω της μεγαλύτερης μάζας των γραμμωτών μυών εκεί αποθηκεύεται τελικά περισσότερο γλυκογόνο. Αυτό βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα με τη μορφή κόκκων διαμέτρου 100 έως 400 Å που περιέχουν τα ένζυμα τα οποία καταλύουν τη σύνθεση και την αποικοδόμηση του γλυκογόνου. Να αναφέρετε τα ένζυμα που συμμετέχουν στον μεταβολισμό του γλυκογόνου και τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν. Ο μεγάλος αριθμός των διακλαδώσεων του γλυκογόνου έχει ιδιαίτερη σημασία από φυσιολογική άποψη. Με τον τρόπο αυτό δημιουργούνται πολλά ελεύθερα άκρα, στα οποία προσκολλώνται τα πλεονάζοντα μόρια της γλυκόζης που αποθηκεύεται προσωρινά και από τα οποία μπορεί να αρχίσει συγχρόνως η απομάκρυνση μορίων γλυκόζης, όταν οι Σελίδα 5 από 7
ανάγκες του οργανισμού το απαιτούν. Η φωσφορυλάση και η συνθετάση του γλυκογόνου αποτελούν τα βασικά ένζυμα για την πορεία της διάσπασης και της σύνθεσης του γλυκογόνου αντίστοιχα. Δ2. Οι διεργασίες κατά τις οποίες τα κύτταρα αντλούν ενέργεια και δομικά υλικά από τα τροφικά μόρια που προμηθεύονται από το περιβάλλον και χρησιμοποιούν τις δομικές μονάδες της τροφής για τη βιοσύνθεση των μακρομορίων τους, επιτελούνται από ένα εξαιρετικά ολοκληρωμένο δίκτυο χημικών αντιδράσεων, που είναι γνωστές συνολικά ως μεταβολισμός. Ο μεταβολισμός έχει δύο σκέλη. i. Να συμπληρωθεί το διάγραμμα που αντιστοιχεί στο ένα σκέλος του μεταβολισμού. Τα γράμματα Α Ε αναφέρονται στα συνένζυμα που συμμετέχουν ενώ οι αριθμοί 1 και 2 στις μορφές των συνενζύμων. Μεγα%λα'μο%ρια Μικρα%'μο%ρια H + '+'e 0 Ενε%ργεια Α Β 1 2 Γ Δ Ε ΑDP'+'Pi Α : NAD +, Β: FAD, Γ: NADH, Δ: FADH 2, Ε: ΑΤΡ, 1: οξειδωμένη μορφή, 2: ανηγμένη μορφή Σε ποιο σκέλος του μεταβολισμού αντιστοιχεί το παραπάνω διάγραμμα; Περιγράψτε το. Η διάσπαση των μακρομορίων σε απλούστερες ενώσεις ονομάζεται καταβολισμός και συνοδεύεται συνήθως με παράλληλη απελευθέρωση ενέργειας. Σ αυτή τη μεταβολική πορεία τα μόρια οξειδώνονται παρέχοντας τα ηλεκτρόνιά τους στα συνένζυμα NAD+ (νικοτιναμιδο- αδενινο- δινουκλεοτίδιο) ή FAD (φλαβινο- αδενινο- δινουκλεοτίδιο), τα οποία ανάγονται σε NADH ή FADH2 αντίστοιχα. Η επανοξείδωση των ανηγμένων συνενζύμων συνδέεται με τη φωσφορυλίωση του ADP σε ΑΤΡ, δηλαδή με την παραγωγή ενέργειας. Σελίδα 6 από 7
i Να εξηγήσετε με ποιον τρόπο συντελούν οι ομοιοπολικές τροποποιήσεις και η διαμερισματοποίηση στην ρύθμιση του μεταβολισμού. Ομοιοπολικές τροποποιήσεις. Εκτός από τις αλλοστερικές αλληλεπιδράσεις ορισμένα ρυθμιστικά ένζυμα ελέγχονται και με ομοιοπολικές τροποποιήσεις, συνήθως φωσφορυλιώσεις σε αμινοξικά κατάλοιπα σερίνης. Διαμερισματοποίηση. Η υποδιαίρεση του κυττάρου σε διαφορετικούς χώρους, δηλαδή η διαμερισματοποίηση, αποτελεί ένα σημαντικό τρόπο ελέγχου διαφορετικών μεταβολικών δρόμων. Για παράδειγμα, η γλυκόλυση συντελείται στο κυτταρόπλασμα, ενώ ο κύκλος του κιτρικού οξέος στα μιτοχόνδρια. ΕΥΧΟΜΑΣΤΕ ΕΠΙΤΥΧΙΑ!!! Η διαδικασία υποβολής διευκρινιστικών ερωτήσεων είναι δυνατή μόνον κατά τη διάρκεια της 1 ης ώρας της γραπτής εξέτασης. Σελίδα 7 από 7