Λύσεις ασκήσεων

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΕΘΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟνιαιου Λυκείουκή Κατευθυνσηβ ΪΜΜΜίΚ iI«ι ντί Η',,% ν · •|·ρΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣΕΚΔΟΣΕΩΣΔΙΔΑΚΤΙΚΩΝΒΙΒΛΙΩΝΑ Ο Η Ν Α4 ,-

ΒιοχημείαΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ!Γ' ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

ΟΜΑΔΑ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣΓΙΑΛΟΥΡΗΣ ΠΑΡΑΣΚΕΥΑΣ, δρ. χημικός, εκπαιδευτικός Δ/θμιας ΕκπαίδευσηςΜΠΟΣΙΝΑΚΟΥ ΚΑΤΕΡΙΝΑ, δρ. βιολόγος, εκπαιδευτικός Δ/θμιας ΕκπαίδευσηςΣΙΔΕΡΗΣ ΔΙΑΜΑΝΤΗΣ, επ. καθηγητής Βιολογικού Τμήματος Πανεπιστημίου ΑθηνώνΥΠΕΥΘΥΝΗ ΣΤΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΤΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟΥΙΊΕΡΑΚΗ ΒΑΣΙΛΙΚΗ, δρ. βιολόγος, πάρεδρος Παιδαγωγικού ΙνστιτούτουΓΛΩΣΣΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑΚΛΕ1ΔΩΝΑΡΗ ΜΑ1ΡΙΤΑ, φιλόλογος, εκπαιδευτικός Δ/θμιας ΕκπαίδευσηςΟΜΑΔΑ ΚΡΙΣΗΣΑΒΡΑΜΙΩΤΗΣ ΣΠΥΡΟΣ, δρ. χημικός, εκπαιδευτικός Δ'θμιας ΕκπαίδευσηςΚΡΕΜΑΣΤΟΣ ΘΑΝΑΣΗΣ, βιολόγος, εκπαιδευτικός Δ/θμιας ΕκπαίδευσηςΣΕΚΕΡΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ, καθηγητής Ιατρικής Σχολής Πανεπιστημίου ΑθηνώνΚαλλιτεχνική Επιμέλεια: Σπύρος I. ΠαπασπύρουΜε απόφαση της ελληνικής κυβέρνησης τα διδακτικά βιβλία του Δημοτικού,του Γυμνασίου και του Λυκείου τυπώνονται από τον Οργανισμό Εκδόσεως ΔιδακτικώνΒιβλίων και διανέμονται δωρεάν.

ΠρόλογοςΣκοπός του βιβλίου Βιοχημείας για την Τεχνολογική Κατεύθυνση τηςΓ' τάξης του Ενιαίου Λυκείου είναι να σας βοηθήσει να γνωρίσετε την επιστήμητης Βιοχημείας και να διαπιστώσετε τη σημασία της για την ανάπτυξηάλλων επιστημών, αλλά και τη συμβολή της στη βελτίωση της ζωήςτου ανθρώπου. Επιθυμία των συγγραφέων είναι να συμβάλει το βιβλίο τηςΒιοχημείας στην εξοικείωσή σας με τον επιστημονικό τρόπο σκέψης, καθώςκαι στην ανάπτυξη της ικανότητάς σας να συλλέγετε, να ανταλλάσσετεκαι να επεξεργάζεστε πληροφορίες.Οι ερωτήσεις, οι ασκήσεις και τα προβλήματα του βιβλίου του μαθητήεπιλέχθηκαν με σκοπό να σας βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόησητων επιμέρους θεμάτων που πραγματεύεται η Βιοχημεία και να σας δώσουντην ευκαιρία να ελέγξετε το επίπεδο των γνώσεών σας. Το βιβλίοπου κρατάτε στα χέρια σας μπορεί να σας βοηθήσει να λύσετε απορίεςπου έχουν δημιουργηθεί και να αξιολογήσετε τις γνώσεις σας και το βαθμόστον οποίο έχετε κατανοήσει το θέμα που πραγματεύεται η διδακτικήενότητα ή το κεφάλαιο με το οποίο ασχολείστε. Δεν πρόκειται να σας«μάθει» Βιοχημεία ούτε να σας βοηθήσει να πάρετε μεγαλύτερο βαθμόσε εξετάσεις και διαγωνίσματα. Οι ερωτήσεις, οι ασκήσεις και τα προβλήματατου βιβλίου σας μπορούν να απαντηθούν χωρίς δυσκολία, εάν προηγουμένωςέχετε φροντίσει να συμμετέχετε ενεργά κατά τη διδασκαλίατου μαθήματος και εάν έχετε αφιερώσει λίγο χρόνο στη μελέτη της διδακτικήςενότητας που επεξεργαστήκατε στην τάξη. Εάν πληρούνται οι παραπάνωπροϋποθέσεις, είμαστε βέβαιοι ότι το βιβλίο με τις λύσεις δε θασας χρειαστεί. Ελπίζοντας σ' αυτό, σας ευχόμαστε καλή χρονιά.Οι συγγραφείς

ΚΕΦΑΛΑΊΟ ΊΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑI. Ποια είναι χα στοιχεία που απαντούν συχνότερα σε ένα κύτταρο;Τ α στοιχεία αυτά είναι: το οξυγόνο, ο άνθρακας, το υδρογόνο και το άζωτο.2. Τι είναι τα βιομόρια; Σε ποιους δεσμούς οφείλεται η σταθερότητατων βιομορίων;Τα βιομόρια είναι χημικές ουσίες που αποτελούν τα βασικά δομικά και λειτουργικάσυστατικά των ζωντανών οργανισμών. Οι δεσμοί που σταθεροποιούντα διάφορα βιομόρια είναι ο ομοιοπολικός και ο ετεροπολικός δεσμόςαλλά και άλλοι δευτερεύοντες δεσμοί, όπως ο δεσμός υδρογόνου, οι δυνάμειςVan der Waals και οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις.3. Πώς ταξινομούνται τα βιομόρια;Τα βιομόρια κατατάσσονται σε πρόδρομα μόρια (π.χ. ΗιΟ, CO2, ΝΗ 3 ), ταοποία σχηματίζουν ενδιάμεσα συστατικά (π.χ. γλυκόζη, οξικό οξύ), που με τησειρά τους συνθέτουν δομικά συστατικά (π.χ. αμινοξέα, νουκλεοτίδια, λιπαράοξέα). Τα δομικά συστατικά σχηματίζουν μεγάλου μεγέθους μόρια, τα μακρομόρια(π.χ. πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, νουκλεϊνικά οξέα, λιπίδια), απότα οποία αποτελούνται τα διάφορα υπερμοριακά συμπλέγματα (π.χ. ριβοσώματα).Τα υπερμοριακά συμπλέγματα δημιουργούν τα κυτταρικά οργανίδια,όπως ο πυρήνας, για να σχηματιστεί τελικά το κύτταρο.CD

4. Συμπληρώστε τον πίνακα θέτοντας για κάθε περίπτωση ένα παράδειγμαβιομορίου:Πρόδρομα μόρια Η 2 0Ενδιάμεσα συστατικάΓλυκόζηΔομικά συστατικάΑμινοξέαΜακρομόριαΠρωτεΐνεςΥπερμοριακά συμπλέγματαΡιβοσώματαΚυτταρικά οργανίδιαΠυρήνας5. Ποιες είναι οι κυριότερες κατηγορίες χημικών ενώσεων στις οποίεςανήκουν τα βιομόρια;Οι κυριότερες κατηγορίες χημικών ενώσεων στις οποίες ανήκουν τα διάφοραβιομόρια είναι: πρωτείνες, υδατάνθρακες, νουκλεϊνικά οξέα και λιπίδια.6. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή;α. Τα βιομόρια είναι μόνο ανόργανες ενώσεις.β. Τα βιομόρια είναι μόνο οργανικές ενώσεις.γ. Άλλα βιομόρια είναι ανόργανες και άλλα οργανικές ενώσεις.Σωστή απάντηση είναι η (γ), αφού υπάρχουν ανόργανα βιομόρια, όπως τοΗ 2 0 ή το C0 2 , αλλά και οργανικά μόρια, όπως οι υδατάνθρακες, τα αμινοξέα,οι πρωτεΐνες, τα λιπίδια κ.ά.7. Αναφέρετε σπουδαίες φυσικοχημικές ιδιότητες του νερού που σχετίζονταιμε το δεσμό υδρογόνου.Σπουδαίες φυσικοχημικές ιδιότητες του νερού που σχετίζονται με το δεσμόυδρογόνου είναι: η άριστη διαλυτική του ικανότητα, η μεγάλη επιφανειακήτάση και η μεγάλη θερμοχωρητικότητα.8. Με ποιους μηχανισμούς επιτυγχάνεται η ρύθμιση της ισορροπίας τουνερού στον άνθρωπο;Οι μηχανισμοί με τους οποίους επιτυγχάνεται η ρύθμιση της ισορροπίαςτου νερού στον άνθρωπο είναι: το αίσθημα της δίψας, που οδηγεί στη λήψη(Ι)

νερού, η δράση των νεφρών, που οδηγεί στην αποβολή νερού με τη μορφήτου υδατικού διαλύματος των ούρων, καθώς επίσης και η εφίδρωση.9. Μέσα στο νερό υπάρχουν διαλυμένα διάφορα άλατα, όπως: NaHCOj,NaiHPOi, MgCI 2 , KCI, NaCI κ.ά. Ποιος είναι γενικά ο ρόλος τους;Ο ρόλος των αλάτων, όπως τα NaHC0 3 , Na4HP0 4 , MgCli, KCI, NaCI κ.ά.,είναι ότι συμμετέχουν στη ρύθμιση του ρΗ και της ωσμωτικής πίεσης καιλαμβάνουν μέρος στη διαδικασία μεταβίβασης νευρικών ερεθισμάτων.ίΟ. Τι είναι τα ιχνοστοιχεία; Ποια ιχνοστοιχεία γνωρίζετε;Ιχνοστοιχεία είναι τα στοιχεία που βρίσκονται στον οργανισμό σε πολύ μικρέςποσότητες, έχουν όμως τεράστια σημασία γι' αυτόν, αφού έλλειψη ήυπερβολική συγκέντρωσή τους μπορεί να προκαλέσει βλάβες στην υγεία.Γνωστά ιχνοστοιχεία είναι: ο σίδηρος, ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το κοβάλτιο,,το φθόριο, και το ιώδιο.11. Συμπληρώστε τον πίνακα που ακολουθεί:ΙχνοστοιχείοΣίδηροςΦθόριοΙώδιοΚοβάλτιοΙδιότηταΕίναι συστατικό τηςαιμοσφαιρίνηςΔιευκολύνει χηνεναπόθεση αλάτων στα οστά,σχηματίζοντας φθοριοαπατίτηΈλλειψη του προκαλείβρογχοκήληΕίναι συστατικότης βιταμίνης BuCD

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 2,ΑΜΙΝΟΞΕΑ - ΠΕΠΤΙΑΙΑI. Συμπληρώστε τα κενά στην παρακάτω πρόταση: Οι χαρακτηριστικέςομάδες που φέρουν τα αμινοξέα είναι αφ' ενός η αμινομάδα. αφ' ετέρουη καρβοξυλομάδα.2. Μελετώντας τον πίνακα 2.1. γράψτε το συντακτικό τύπο δύο μονοαμινομονοκαρβονικών,δύο μονοαμινοδικαρβονικών και δύο διαμινομονοκαρβονικώναμινοξέων. Επίσης γράψτε το συντακτικό τύπο δύοαμινοξέων που περιέχουν αρωματικό δακτύλιο.Μονοαμινομονοκαρβονικά αμινοξέα: γλυκίνη, αλανίνη.Μονοαμινοδικαρβονικά αμινοξέα: ασπαραγινικό οξύ, γλουταμινικό οξύ.Διαμινομονοκαρβονικά αμινοξέα: λυσίνη, αργινίνη.Αμινοξέα με αρωματικό δακτύλιο: τυροσίνη, τρυπτοφάνη, φαινυλαλανίνη.3. Πώς κατατάσσονται τα αμινοξέα με βάση την πολικότητα της πλευρικήςομάδας R;Με βάση την πολικότητα της πλευρικής ομάδας R τα αμινοξέα κατατάσσονταισε: α) αμινοξέα με μη πολικές ή υδρόφοβες ομάδες (π.χ. αλανίνη, βαλίνη),β) αμινοξέα με πολικές αλλά όχι ιονιζόμενες ομάδες (π.χ. σερίνη, κυστεΐνη)και γ) αμινοξέα με πολικές και ιονιζόμενες ομάδες. Στην τελευταίαπερίπτωση η ιονιζόμενη ομάδα μπορεί να είναι μία επιπλέον ομάδα -COOHή -ΝΗ 2 , οπότε μπορεί να έχουμε μονοαμινοδικαρβονικά αμινοξέα, όπως τοασπαραγινικό οξύ, ή διαμινομονοκαρβονικά αμινοξέα, όπως η λυσίνη.4. Ποια αμινοξέα θεωρούνται απαραίτητα, ποια ημιαπαραίτητα και γιατί;Ο ανθρώπινος οργανισμός χρειάζεται τα αμινοξέα, για να συνθέσει τιςδιάφορες πρωτεΐνες και τα πεπτίδια που του είναι απαραίτητα. Δύο είναι οιCD

τρόποι με τους οποίους τα προμηθεύεται: α) από τις πρωτεΐνες της τροφής,οι οποίες υδρολύονται απελευθερώνοντας αμινοξέα, β) από άλλες πρώτεςύλες, από τις οποίες τα συνθέτει. Τα αμινοξέα που μπορούν να συντεθούναπό τον οργανισμό ονομάζονται μη απαραίτητα, σε αντίθεση με εκείνα πουδεν μπορεί ο οργανισμός να συνθέσει και τα οποία είναι αναγκασμένος νατα προμηθεύεται αποκλειστικά από πρωτεϊνούχα τρόφιμα. Αυτά τα αμινοξέαχαρακτηρίζονται ως απαραίτητα και είναι τα εξής: λυσίνη, λευκίνη, ισολευκίνη,βαλίνη, φαινυλαλανίνη, θρεονίνη, μεθειονίνη και τρυπτοφάνη.5. Να συμπληρωθούν οι αντιδράσεις:ΝΗ 2 - CH - COOH + HCI —^ NH 3 C.I - CH - COOHIICH 3 CH 3ΝΗ 2 - CH - COOH + NaOH —^ NH 2 - CH - COONa + H 2 0IICH 3 CH 3NH 2 - CH 2 - COOH + HCI —^ NH 3 CI - CH 2 - COOHNH 2 - CH 2 - COOH + NaOH —> NH 2 - CH 2 - COONa + H 2 06. Συμπληρώστε τα κενά στην παρακάτω πρόταση: Τα αμινοξέα μπορούννα εμφανίσουν τόσο τον όξινο όσο και το βασικό χαρακτήρα,έχουν δηλαδή αμφολυτικό χαρακτήρα.7. Δώστε τον ορισμό του ισοηλεκτρικού σημείου. Ποια σχέση έχει ηδιαλυτότητα ενός αμινοξέος με το ισοηλεκτρικό σημείο;Η τιμή του ρΗ στην οποία το αμινοξύ δεν εμφανίζει συνολικό φορτίο ονομάζεταιισοηλεκτρικό σημείο (pi). Στην τιμή ρΗ=ρΙ το αμινοξύ παρουσιάζειτην ελάχιστη διαλυτότητα.8. Ποια σχέση έχει το φορτίο του αμινοξέος με το ρΗ του διαλύματοςστο οποίο βρίσκεται;Σε διάλυμα με ρΗ=ρΙ το αμινοξύ δεν εμφανίζει συνολικό φορτίο.CD

Σε διάλυμα με pHρΙ το αμινοξύ εμφανίζεται αρνητικά φορτισμένο.9. Σημειώστε τη σωστή απάντηση: Σε ρΗ = ρΙ το φορτίο ενός αμινοξέοςείναι: α) θετικό, β) αρνητικό, γ) μηδέν.Σωστή απάντηση είναι η (γ).10. Υδατικό διάλυμα περιέχει αλανίνη, γλουταμινικό οξύ και αργινίνη.Το διάλυμα έχει ρυθμιστεί σε τιμή ρΗ=6. Πώς θα κινηθούν τα αμινοξέααυτά, αν στο διάλυμα διαβιβαστεί συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα; Γιατην απάντησή σας χρησιμοποιήστε τον πίνακα 2.1.Από τον πίνακα 2.1. φαίνεται ότι τα ισοηλεκτρικό σημεία της αλανίνης,του γλουταμινικού οξέος και της αργινίνης είναι 6,0, 3,22 και 10,76 αντίστοιχα.Σε διάλυμα με ρΗ=6 η αλανίνη θα είναι ηλεκτρικά ουδέτερη, αφού βρίσκεταισε ρΗ=ρΙ, και συνεπώς θα παραμείνει ακίνητη. Αντίθετα το γλουταμινικόοξύ θα είναι αρνητικά φορτισμένο, αφού βρίσκεται σε ρΗ>ρΙ και θα κινηθείπρος την άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο). Η αργινίνη θα είναι θετικά φορτισμένη,αφού βρίσκεται σε ρΗ

Η αμινομάδα ενός αμινοξέος μπορεί να αντιδράσει με την καρβοξυλομάδατου ίδιου ή άλλου αμινοξέος, με ταυτόχρονη αποβολή ενός μορίου νερού.Ο δεσμός που δημιουργείται λέγεται πεπτιδικός δεσμός (-C-N-).Ο ΗΤο πεπτίδιο προκύπτει από την ένωση αμινοξέων με πεπτιδικούς δεσμούς.NH 2 CH C-OH + H-N-CH C-OH —>~ NH 2 CH C-N-CH C-OH + Η 2 0I II I I IIR, Ο Η R 2 ΟR, Ο Η RI ΟNH 2 -CH-COOH + NH 2 -CH 2 -COOHICH 3Ala + Gly- NH 2 -CH-CO-NH-CH 2 -COOHICH 3•*-Ala-GlyNH 2 -CH 2 -COOH +. NH 2 -CH-COOHNH 2 -CH 2 -CO-NH-CH-COOHCH 3 CH 3Gly Ala Gly-AlaΌπως φαίνεται από τις δύο παραπάνω αντιδράσεις, από την αντίδρασηενός μορίου γλυκίνης και ενός μορίου αλανίνης είναι δυνατό να προκύψουνδύο διαφορετικά διπεπτίδια.13. Σημειώστε σωστό (Σ) ή λάθος (Λ) σε καθεμιά από τις προτάσεις πουακολουθούν.Ένα πενταπεπτίδιο είναι:α) Μείγμα 5 πεπτιδίων.β) Μείγμα 5 όμοιων αμινοξέων.γ) Μείγμα 5 διαφορετικών αμινοξέων.δ) Μείγμα 5 τυχαίων αμινοξέων όμοιων ή διαφορετικών.ε) Χημική ένωση αποτελούμενη από 5 αμινοξέα ενωμένα μεταξύτους με 4 πεπτιδικούς δεσμούς.στ) Χημική ένωση αποτελούμενη από 5 αμινοξέα ενωμένα μεταξύτους με 5 πεπτιδικούς δεσμούς.QD

ζ) Τίποτα από όλα αυτά.(α)"(Λ). (β)-(Α), (γ)-(Λ), (δ)-(Λ), (ε)-(Σ), (στ)-(Λ), (ζ)-(Λ).14. Τι είναι η νινυδρίνη και ποια η σχέση της με τα αμινοξέα;Η νινυδρίνη είναι οργανική ένωση η οποία αντιδρά με τα αμινοξε'α δίνονταςπροϊόν με χαρακτηριστική ιώδη χροιά. Η αντίδραση αυτή χρησιμεύειγια τον προσδιορισμό των αμινοξε'ων.15. Τι γνωρίζετε για το βιολογικό ρόλο των πεπτιδίων;Ο βιολογικός ρόλος των πεπτιδίων μπορεί να είναι ποικίλος. Κατά κύριολόγο τα πεπτίδια σχετίζονται με την αποικοδόμηση των πρωτεϊνών. Ένα πεπτίδιοόμως είναι δυνατό να έχει και αυτόνομη δράση. Μπορεί να είναι μίαορμόνη που εκκρίνεται από κάποιον αδένα, ρυθμίζοντας έτσι μια συγκεκριμένηλειτουργία. Για παράδειγμα, η καλσιτονίνη είναι ένα πεπτίδιο με 32 αμινοξέα,που εκκρίνεται από το θυρεοειδή αδένα και ελαττώνει την περιεκτικότητατου πλάσματος σε ασβέστιο. Επίσης υπάρχουν πεπτίδια που σχετίζονταιμε το κεντρικό νευρικό σύστημα και λέγονται νευροπεπτίδια. Για παράδειγμα,στον εγκέφαλο υπάρχει μία ομάδα πενταπεπτιδίων, οι εγκεφαλίνες, οιοποίες ανήκουν στις ενδορφίνες. Οι ουσίες αυτές δεσμεύονται από υποδοχείςπου δεσμεύουν επίσης ναρκωτικά, όπως η μορφίνη.16. Γράψτε το συντακτικό τύπο των παρακάτω τετραπεπτιδίων: α) Ser-Ala-Gly-Leu, β) Ser-Gly-Ala-Leu, γ) Ser-Gly-Leu-Ala. Παρατηρήστεδιαφορές στους συντακτικούς τύπους. Για την άσκηση αυτή συμβουλευτείτετον πίνακα 2.1.NH 2 -CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH 2 -CO-NH-CH-COOHCH 2 OH CH 3 CH 3 -CH 2 -CH-CH 3Ser Ala Gly LeuNH 2 -CH-CO-NH--CH 2 -CO-NH-CH-CO-NH-CH-COOHCH 2 OH CH 3 CH 3 -CH~CH 2 -CH 3Ser Gly Ala Leu

NH 2 -C H-CO-N H-C H 2 -CO-N H-C H-CO-N H-C H-COO ΗI I ICH 2 OH CH 3 -CH 2 -CH-CH 3 CH 3Ser Gly Leu Ala17. Δίνεται για την αλανίνη pi=6 και για το γλουταμινικό οξύ pi=3,22.Ποια θα είναι η κινητική συμπεριφορά της αλανίνης παρουσία ηλεκτρικούπεδίου σε διαλύματα με τα παρακάτω ρΗ: α) ρΗ = 4, β)ρΗ=6, γ) ρΗ = 8, και ποια η κινητική συμπεριφορά του γλουταμινικούοξέος σε διαλύματα: α) ρΗ=2, β) ρΗ = 3,22, γ) ρΗ=4; Θα κινηθούνπρος την άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο), προς την κάθοδο (αρνητικόηλεκτρόδιο) ή θα παραμείνουν ακίνητα;Σε διάλυμα με ρΗ=6 η αλανίνη θα είναι ηλεκτρικά ουδέτερη, αφού βρίσκεταισε ρΗ=ρΙ, και κατά συνέπεια δε θα παρουσιάζει κινητικότητα παρουσίαηλεκτρικού πεδίου. Σε ρΗ=4, δηλαδή σε ρΗρΙ, η αλανίνη θα βρίσκεται αρνητικάφορτισμένη και παρουσία ηλεκτρικού πεδίου θα κινείται προς την άνοδο.Για τον ίδιο λόγο το γλουταμινικό οξύ σε ρΗ=3,22 θα είναι αφόρτιστο καιδε θα κινείται παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, ενώ σε ρΗ=2 θα είναι θετικάφορτισμένο και θα κινείται προς την κάθοδο. Τέλος σε ρΗ=4 θα είναι αρνητικάφορτισμένο και θα κινείται προς την άνοδο.18. Ποσότητα ενός πεπτιδίου μάζας m, υδρολύεται, οπότε σχηματίζονταιαμινοξέα συνολικής μάζας m 2 . Ποιο από τα παρακάτω είναι σωστό:α) mi < m 2 , β) πι, = m 2 , γ) mi> m 2 ; Λικαιολογήστε την απάντησήσας.Η σωστή απάντηση είναι η (α), δηλαδή ισχύει mi < m 2 , αφού η μάζα τωναμινοξέων που θα προκύψουν θα ισούται με τη μάζα του πεπτιδίου πουυδρολύθηκε, συν τη μάζα του νερού που χρησιμοποιήθηκε στην υδρόλυση.Θα πρέπει να σκεφθούμε ότι το πεπτίδιο δεν αποτελείται από ακέραια μόριααμινοξέων αλλά από αμινοξικά κατάλοιπα.(D

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 3ΠΡΩΤΕΊΝΕς:I. Η αιμοσφαιρίνη είναι μία πρωτείνη που περιέχει τέσσερα άτομα Fe στομόριό της. Η αιμοσφαιρίνη είναι:α) απλή πρωτεΐνη,β) πρωτέίδιο,γ) μεταλλοπρωτέίνη.Χαρακτηρίστε τις παραπάνω απαντήσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες(Α).(α)-(Λ), (β)-(Σ), (γ)-(Σ).2. Πόσες και ποιες δομές γνωρίζετε για μία πρωτείνη;Την πρωτοταγή δομή, τη δευτεροταγή δομή, την τριτοταγή δομή και τηντεταρτοταγή δομή.3. Τι εκφράζει η πρωτοταγής δομή μίας πρωτείνης;Η πρωτοταγής δομή μίας πρωτεΐνης εκφράζει την αλληλουχία (σειρά) μετην οποία βρίσκονται τα αμινοξέα μέσα στο μόριο της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.4. Τι εκφράζει η δευτεροτοταγής δομή μίας πρωτεΐνης; Ποια είδη δευτεροταγούςδομής γνωρίζετε;Η δευτεροταγής δομή μίας πρωτεΐνης εκφράζει τον τρόπο με τον οποίοαναδιπλώνεται η πολυπεπτιδική αλυσίδα σε διάφορα τμήματά της. Η δευτεροταγήςδομή μπορεί να έχει δύο διαφορετικές μορφές και συγκεκριμένα: α)τη μορφή α-έλικας, β) τη μορφή β-πτυχωτής επιφάνειας.(Έ)

5. Σε ποιους δεσμούς οφείλεται η δευτεροταγής και σε ποιους η τριτοταγήςδομή μίας πρωτείνης;Σχη δευτεροταγή δομή συμβάλλουν κυρίως δεσμοί υδρογόνου αλλά καιηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις. Στην τριτοταγή δομή συμβάλλουν διάφοροιδεσμοί, όπως: α) δεσμοί υδρογόνου μεταξύ αμινοξέων, β) ηλεκτροστατικήέλξη μεταξύ αντίθετα φορτισμένων ομάδων, γ) υδρόφοβοι δεσμοί πουδημιουργούνται μεταξύ υδρόφοβων ομάδων, όταν η μία πλησιάζει την άλλη,δ) δυνάμεις Van der Waals μεταξύ μη πολικών ομάδων και ε) ομοιοπολικοίδισουλφιδικοί δεσμοί.6. Τι γνωρίζετε για την τεταρτοταγή δομή μίας πρωτείνης;Πολλές πεπτιδικές αλυσίδες που έχουν αναδιπλωθεί σε σφαιρικές πρωτεΐνεςμπορούν συχνά να συνενώνονται σχηματίζοντας μεγαλύτερα πρωτεϊνικάσυσσωματώματα. Ο τρόπος που γίνεται αυτή η συνένωση αποτελεί τηντεταρτοταγή δομή της πρωτεΐνης, ενώ οι ανεξάρτητες πεπτιδικές αλυσίδεςπου συνθέτουν το πρωτεϊνικό συσσωμάτωμα αποτελούν τις υπομονάδες.7. Συμπληρώστε τα κενά στην πρόταση που ακολουθεί: Οι σφαιρικέοπρωτεΐνες είναι ευδιάλυτες στο νερό, ενώ οι ινώδεις είναι αδιάλυτες.8. Τ ι είναι η υδρόλυση των πρωτεϊνών, με ποιους τρόπους γίνεται καιποια προϊόντα σχηματίζονται;Υδρόλυση μιας πρωτεΐνης είναι η διάσπαση της πρωτεΐνης με πρόσληψηνερού, καθώς και η διάσπαση πεπτιδικών δεσμών. Από την υδρόλυση τωνπρωτεϊνών σχηματίζονται πεπτίδια ή και αμινοξέα. Η υδρόλυση μπορεί να γίνει:α) Με βρασμό της πρωτεΐνης με διαλύματα βάσεων, αλλά κυρίως με διαλύματαοξέων, όπως το διάλυμα HCI. Τέτοια υδρόλυση ονομάζεται χημικήυδρόλυση, β) Με κατεργασία με κατάλληλα ένζυμα, οπότε ονομάζεται ενζυμικήυδρόλυση. Τα ένζυμα που προκαλούν υδρόλυση των πρωτεϊνών ονομάζονταιπρωτεολυτικά ένζυμα ή πρωτεάσες.9. Τι είναι η μετουσίωση των πρωτεϊνών και πώς μπορεί να γίνει;Ενώ η πρωτοταγής δομή μιας πρωτεΐνης στηρίζεται σε ισχυρούς δεσμούς,η δευτεροταγής, η τριτοταγής και η τεταρτοταγής δομή στηρίζονται σε ασθενέστερουςκαι σχετικά ευμετάβλητους στη θερμοκρασία και στο ρΗ δε-

σμούς. Έτσι μεταβολές στο ρΗ ή στη θερμοκρασία μπορούν να οδηγήσουνσε λύση τέτοιων δεσμών και τροποποίηση των δομών της πρωτεΐνης, με εξαίρεσητην πρωτοταγή δομή. Το φαινόμενο αυτό λέγεται μετουσίωση.10. Ποια δομή της πρωτεΐνης παραμένει οπωσδήποτε αναλλοίωτη κατάτη μετουσίωση: α. η πρωτοταγής, β. η δευτεροταγής, γ. η τριτοταγής,δ. η τεταρτοταγής, ε. όλες, στ. καμία; Σημειώστε τη σωστήαπάντηση.Σωστή απάντηση είναι η (α).11. Τι γνωρίζετε για την αντίδραση της διουρίας;Η αντίδραση της διουρίας είναι μια χρωστική αντίδραση που δίνουν όλεςοι πρωτεΐνες. Η αντίδραση συνίσταται στην επίδραση αλκαλικού διαλύματοςCuS0 4 επί της πρωτεΐνης, οπότε σχηματίζεται ένα χαρακτηριστικό ιώδεςχρώμα, το οποίο δίνουν οι πρωτεΐνες, τα πεπτίδια και γενικά όλες οι ενώσειςπου περιέχουν στο μόριό τους πεπτιδικό δεσμό, όπως και η διουρία(NH2CONHCONH2), απ' όπου και το όνομα της αντίδρασης.CD12. Τι γνωρίζετε για το βιολογικό ρόλο των πρωτεϊνών;Ο βιολογικός ρόλος των πρωτεϊνών είναι πολύπλευρος. Μία πρωτεΐνη(όπως π.χ. η μυοσίνη, η τροπονίνη, η ακτίνη) μπορεί να έχει δομικό ρόλο στομυϊκό ιστό.Κάποιες άλλες πρωτεΐνες έχουν ορμονική δράση, όπως για παράδειγμα ηινσουλίνη και η γλυκαγόνη, που είναι ορμόνες πεπτιδικής φύσης, εκκρίνονταιαπό το πάγκρεας και ρυθμίζουν τη συγκέντρωση του σακχάρου στο αίμα.Άλλες πρωτεΐνες έχουν μεταφορικό ρόλο. Για παράδειγμα, η αιμοσφαιρίνηείναι υπεύθυνη για τη μεταφορά οξυγόνου στο αίμα, ενώ η μυοσφαιρίνη είναιυπεύθυνη για την πρόσληψη οξυγόνου από τους μυς.Υπάρχουν ακόμη πρωτεΐνες που έχουν αμυντικό ρόλο, όπως τα διάφορααντισώματα με τα οποία ο οργανισμός του ανθρώπου ή των ζώων αμύνεταιστην «εισβολή» ενός ξένου σώματος.Επίσης μια πρωτεΐνη μπορεί να έχει ενζυμική δράση, όπως το ένζυμο ριβονουκλεάση,που είναι μία πρωτεΐνη αποτελούμενη από 124 αμινοξέα.Ο ρόλος άλλων πρωτεϊνών είναι αποθηκευτικός, όπως της καζεΐνης, πουείναι πρωτεΐνη του γάλακτος και έχει ως ρόλο την αποθήκευση ασβεστίου.Άλλες πάλι πρωτείνες, όπως οι γλυκοπρωτεΐνες, έχουν ως ρόλο να αναγνωρίζουνουσίες οι οποίες είναι σημαντικές για το μεταβολισμό των κυττάρων

και να συνδέονται με αυτές.13. Ποια η σχέση αντιγόνου - αντισώματος; Ποιο από τα δυο είναι αμυντικήπρωτείνη;Τα αντισώματα είναι πρωτεΐνες με τις οποίες ο οργανισμός του ανθρώπου ήτων ζώων αμύνεται στην «εισβολή» ενός ξένου σώματος - εισβολέα, που ονομάζεταιγενικά αντιγόνο. Τα αντισώματα παράγονται από τον ίδιο τον οργανισμόκαι έχουν δομή τέτοια, που τα καθιστά ειδικά στο να δεσμεύουν και ναεξουδετερώνουν το ξένο σώμα. Πρόκειται δηλαδή για αμυντικές πρωτεΐνες.14. Αναφέρετε τέσσερις πρωτεΐνες του μυϊκού ιστού.Μυοσίνη, ακτίνη, τροπονίνη και τροπομυοσίνη. Επίσης πρωτεΐνες, όπως ηελαστίνη και το κολλαγόνο, είναι συστατικά των συνδέσμων των οστών καιτου συνδετικού ιστού αντίστοιχα.15. Αναφέρετε πέντε ενδεικτικούς ρόλους που μπορεί να έχει μία πρωτεΐνη.Μία πρωτεΐνη μπορεί να έχει, μεταξύ άλλων, τους εξής ρόλους: να είναι ένζυμο,να είναι αντίσωμα, να έχει ορμονική δράση, να έχει ρόλο μεταφορικό ήαποθηκευτικό.16. Συμπληρώστε τα κενά του πίνακα:ΠρωτείνηΓλυκαγόνηΑιμοσφαιρίνηΚαζεΐνη, ωαλβουμίνηΡιβονουκλεάσηΜυοσίνη, τροπονίνη, ακτίνηΡόλοςΟρμόνηΜεταφορικός ρόλοςΑποθηκευτικός χώροςΈνζυμοΠρωτεΐνη μυϊκού ιστού17. Πώς εξηγείται η ποικιλότητα των βιολογικών ρόλων που μπορεί ναέχουν οι πρωτείνες, παρά το γεγονός ότι όλες οι πρωτεΐνες αποτελούνταιαπό τα ίδια δομικά συστατικά, δηλαδή τα αμινοξέα;(Π)

Το ερώτημα βρίσκει απάντηση στις διαφορετικές δομές των πρωτεϊνών(πρωτοταγής, δευτεροταγής, τριτοταγής και τεταρτοταγής δομή). Πράγματι,τα ίδια αμινοξέα συνδεδεμένα με διαφορετική σειρά σε μία πρωτεϊνική αλυσίδαπροσδίδουν διαφορετικές ιδιότητες στο πρωτεϊνικό μόριο. Αλλά δεν είναιμόνο η πρωτοταγής δομή που καθορίζει τις ιδιότητες της πρωτεΐνης. Διαφορετικήαλληλουχία αμινοξέων δεν οδηγεί μόνο σε διαφορετική πρωτοταγήδομή, αλλά μεταβάλλει και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί το πρωτεϊνικό μόριονα αναδιπλωθεί, δηλαδή μπορεί να αλλάζει η δευτεροταγής, τριτοταγήςκαι τεταρτοταγής δομή της πρωτεΐνης. Κατά συνέπεια τροποποιείται η διαμόρφωσητου πρωτεϊνικού μορίου στο χώρο. Η τρισδιάστατη όμως μορφήτης πρωτεΐνης σχετίζεται άμεσα με το λειτουργικό της ρόλο. Έτσι μεταβολέςστη θερμοκρασία ή στο ρΗ είναι δυνατό να προκαλέσουν μετουσίωση τηςπρωτεΐνης, με αποτέλεσμα αυτή να χάσει τις λειτουργικές της ιδιότητες καινα μην μπορεί να ανταποκριθεί στο ρόλο της.18. Ένα πεπτίδιο αναλύθηκε για τον προσδιορισμό της πρωτοταγούςδομής. Για το σκοπό αυτό το πεπτίδιο υδρολύθηκε με δύο ένζυμα Ακαι Β. Τα μικρότερα πεπτίδια που σχηματίστηκαν ήταν τα εξής:Ser-Ala-Gly-Tyr-Val-Val-AspVal-Val-Asp-Glu-lle-Lys-Lys-Val-ArgLys-Val-Arg-Val-GluTyr-Val-Val-Asp-Glu-lle-LysLys-Val-Arg-Val-Glu-Ser-Thr-LeuSer-Ala-Gly-Tyr-Val-Val-Asp-Glu-lle-LysΝα κατασκευαστεί ο πεπτιδικός χάρτης επικαλυπτόμενων θραυσμάτωνκαι να βρεθεί η πρωτοταγής δομή του πεπτιδίου.Ο πεπτιδικός χάρτης επικαλυπτόμενων θραυσμάτων είναι ο ακόλουθος(τονίζονται τα κοινά αμινοξέα):Ser-Ala-Gly-Tyr-Val-Val-AspVal-Val-Asp-Glu-lle-Lys-Lys-Val-ArgLys-Val-Arg-Val - GI uTyr-Val-Val-Asp-Glu-lle-LysLys-Val-Arg-Val-Glu -Ser-Thr-LeuSer-Ala-Gly-Tyr-Val-Val-Asp-Glu-lle-LysΚατά συνέπεια η πρωτοταγής δομή του πεπτιδίου αυτού είναι η ακόλουθη:Ser-Ala-Gly-Tyr-Vai-Val-Asp-Glu-lle-Lys-Lys-Val-Arg-Val-Glu-Ser-Thr-Leu

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 4ΕΝΖΥΜΑI. Εξηγήστε τους παρακάτω όρους: καταλύτης, αποένζυμο, υπόστρωμα,ενεργό κέντρο, αλλοστερικό κέντρο.Οι καταλύτες είναι ουσίες που μεταβάλλουν την ταχύτητα της αντίδρασης,χωρίς να επηρεάζουν τη θέση της τελικής ισορροπίας. Με τη βοήθεια του καταλύτημειώνεται η ενέργεια ενεργοποίησης και η αντίδραση προχωρεί μεπολύ μεγαλύτερη ταχύτητα.Η ενζυμική πρωτεΐνη χωρίς το συνένζυμο ονομάζεται αποένζυμο.Σε μία αντίδραση που καταλύεται από ένζυμο το αντιδρών ονομάζεταιυπόστρωμα.Ενεργό κέντρο είναι μία κατάλληλα διαμορφωμένη περιοχή του ενζυμικούμορίου όπου γίνεται η πρόσδεση του υποστρώματος και η κατάλυση τηςαντίδρασης.Αλλοστερικό κέντρο του ενζύμου ονομάζεται η περιοχή στην οποία δεσμεύεταιο αλλοστερικός τροποποιητής και μπορεί να είναι όχι μόνο μακριάαπό το ενεργό κέντρο αλλά και σε άλλη υπομονάδα.2. Συγκρίνετε τη θεωρία κλειδιού - κλειδαριάς με τη θεωρία της επαγόμενηςπροσαρμογής.Στο μοντέλο κλειδιού - κλειδαριάς η δομή του ενεργού κέντρου του ενζύμουείναι τέτοια, ώστε να προσαρμόζεται το υπόστρωμα τέλεια στο ένζυμο,όπως ένα μικρό κομμάτι σε ένα μεγάλο «παζλ». Στο μοντέλο της επαγόμενηςπροσαρμογής πρώτα γίνεται η πρόσδεση του υποστρώματος στο ένζυμο καιστη συνέχεια οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ομάδων του υποστρώματος καιτου ενεργού κέντρου συντελούν στην «τέλεια εφαρμογή».3. Εξηγήστε γιατί ένα ένζυμο χάνει την ενεργότητά του, όταν βρεθεί σεακραίες τιμές ρΗ.

Οι ακραίες τιμές ρΗ προκαλούν αποδιάταξη των πρωτεϊνικών μορίων, μεαποτέλεσμα αυτά να χάνουν το βιολογικό τους ρόλο. Τα ένζυμα, εφόσον είναιπρωτεΐνες, υπακούουν σ' αυτό τον κανόνα.4. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω φράσεις:α. Η πρόσδεση του υποστρώματος στο ένζυμο γίνεται σε κατάλληληπεριοχή που ονομάζεται ενεργό κέντρο.β. Η μονάδα μέτρησης της ενζυμικής ενεργότητας είναι το unit,γ. Οσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς Km, τόσο μικρότερηείναι η συγγένεια μεταξύ ενζύμου και υποστρώματος,δ. Ο αλλοστερικός τροποποιητής προκαλεί τροποποίηση στη δομήτου ενζύμου.5. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;α. Σε μία ενζυμική αντίδραση τόσο το ένζυμο όσο και το συνένζυμοδεν υφίστανται χημική μεταβολή.β. Κατά τη μη-συναγωνιστική αναστολή η Km δε μεταβάλλεται,γ. Ο συναγωνιστικός αναστολέας δεσμεύεται σε διαφορετική θέσηαπό το υπόστρωμα.δ. Η ταχύτητα της ενζυμικής αντίδρασης επηρεάζεται από το ρΗ καιτη θερμοκρασία.(α)-(Λ), (β)-(Σ), (γ)-(Λ), (δ)-(Σ).6. Ποια είναι η βιολογική σημασία του φαινομένου της ρύθμισης με ανάδραση;Μέσα στο κύτταρο παράγονται διαρκώς εκατοντάδες ενώσεις. Σε πολλέςπεριπτώσεις η σύνθεση ενός συστατικού απαιτεί μία σειρά ενζυμικών αντιδράσεων.Το κύτταρο πρέπει να είναι σε θέση να ελέγχει την παραγωγή των συστατικώνκαι να επεμβαίνει στη σύνθεσή τους ανάλογα με τις ανάγκες του. Εάνσε μία αλυσίδα αντιδράσεων η συγκέντρωση του τελικού προϊόντος υπερβείμία τιμή, το προϊόν μπορεί να δράσει ως αναστολέας του ενζύμου το οποίο καταλύειμία από τις αρχικές αντιδράσεις της αλυσίδας, ώστε να μην προχωρήσειη σύνθεση των ουσιών και να μη διαταραχθεί η ισορροπία του οργανισμού.7. Πώς δρα ένας αλλοστερικός τροποποιητής;Ο αλλοστερικός τροποποιητής δεσμεύεται στο αλλοστερικό κέντρο του

ενζύμου. Η δημιουργία του συμπλέγματος ενζύμου - αλλοστερικού τροποποιητήδεν ενεργοποιεί κάποια χημική αντίδραση, αλλά προκαλεί μία ελαφράτροποποίηση στη δομή του ενζύμου. Αυτή η τροποποίηση ονομάζεται αλλοστερικήμετάπτωση και μεταβάλλει τη χωροδιάταξη του ενεργού κέντρου, μεαποτέλεσμα να μεταβάλλεται η βιολογική δράση του ενζύμου.8. Τι είναι τα ισοένζυμα;Υπάρχουν ένζυμα που καταλύουν την ίδια αντίδραση αλλά μπορεί να διαφέρουντόσο στην πρωτοταγή τους δομή όσο και σε ορισμένες φυσικές καιχημικές τους ιδιότητες. Αυτά τα ένζυμα ονομάζονται ισοένζυμα και είναιπροϊόντα διαφορετικών γονιδίων.9. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την ταχύτητα μίας ενζυμικής αντίδρασης;Εξηγήστε σύντομα το ρόλο του καθενός.Η απάντηση βρίσκεται στην παράγραφο 4.3. (Παράγοντες που επηρεάζουντην ταχύτητα των ενζυμικών αντιδράσεων) και στην παράγραφο 4.4. (Κινητικήενζυμικών αντιδράσεων).10. Η ταχύτητα μίας ενζυμικής αντίδρασης αυξάνεται, όσο αυξάνεται ησυγκέντρωση του υποστρώματος, έως ότου φτάσει σε ένα μέγιστοσημείο (Vmax), πέρα από το οποίο δεν παρατηρείται μεταβολή. Σεποιον από τους παρακάτω λόγους οφείλεται αυτό;α. Όλο το υπόστρωμα έχει κατανα Χωθεί.β. Όλα τα μόρια του ενζύμου έχουν καταληφθεί από μόρια υποστρώματος.γ. Έχει επέλθει φθορά των ενζυμικών μορίων.Η σωστή απάντηση είναι η (β).11. Σε τι διαφέρουν τα συνένζυμα από τις προσθετικές ομάδες;Οι προσθετικές ομάδες είναι οργανικές ενώσεις πολύ ισχυρά δεμένες πάνωστα ένζυμα και δεν απομακρύνονται. Αντίθετα, τα συνένζυμα είναι χαλαράπροσδεδεμένα στα ένζυμα και απομακρύνονται εύκολα.

12. Ποιοι κίνδυνοι μπορεί να προκληθούν, κατά τη γνώμη σας, από: α.μία αποκλειστικά χορτοφαγική διατροφή, β. από μία διατροφή χωρίςφρέσκα λαχανικά και φρούτα;Από μία αποκλειστικά χορτοφαγική διατροφή (με βάση τα στοιχεία πουαναφέρονται στον πίνακα των βιταμινών του βιβλίου) ο οργανισμός δεν προμηθεύεταιικανές ποσότητες βιταμίνης B, 2 και βιταμίνης D. Από μία διατροφήχωρίς φρέσκα λαχανικά και φρούτα ο οργανισμός δεν προμηθεύεται τις βιταμίνεςC και Κ.13. Σε ένα πείραμα εξετάζουμε τη μετατροπή ενός υποστρώματος σεπροϊόν σε διάφορες τιμές ρΗ. Η συγκέντρωση του υποστρώματος,του ενζύμου, καθώς και η θερμοκρασία διατηρούνται σταθερά.Ο χρόνος διεξαγωγής του πειράματος είναι 10 λεπτά. Στο τέλοςτου πειράματος λαμβάνουμε τα δεδομένα που αναγράφονταιστον πίνακα:Ποσοτηταπροϊοντος (σε pg)α. Να γίνει η γραφική παράσταση των αποτελεσμάτων. Στον οριζόντιοάξονα τοποθετήστε τις τιμές ρΗ και στον κάθετο τα units (εκφράστετα units σε μ§ προϊόντος ανά λεπτό).β. Σε ποιο ρΗ λειτουργεί καλύτερα το ένζυμο;γ. Γιατί διατηρήσαμε τις υπόλοιπες παραμέτρους σταθερές;

οα.(units)(ΡΗ)β. Το ένζυμο λειτουργεί καλύτερα σε ρΗ=5.γ. Διατηρήσαμε τις υπόλοιπες παραμέτρους (συγκέντρωση ενζύμου, συγκέντρωσηυποστρώματος, θερμοκρασία, χρόνο επώασης) σταθερές, γιατίθέλαμε να μελετήσουμε μόνο την επίδραση του ρΗ στην ενζυμική ενεργότητα.Όλες οι παράμετροι που αναφέραμε επηρεάζουν την ταχύτητα τηςενζυμικής αντίδρασης, ενώ σε περίπτωση που υπήρχε διακύμανσή τους δεθα ήμασταν σε θέση να αποδώσουμε αποκλειστικά στην επίδραση του ρΗτις μεταβολές στην ενεργότητα του ενζύμου.

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 5ΝΟΥΚΛΕΪΝΙΚΑ ΟΞΕΑI. Οι δύο αλυσίδες του DNA είναι συμπληρωματικές μεταξύ τους καιαντιπαράλληλες. Εξηγήστε.Οι δύο αλυσίδες του DNA αποτελούνται από συμπληρωματικές μεταξύτους βάσεις. Εάν η αλληλουχία των βάσεων σε ένα τμήμα της μίας αλυσίδαςείναι, για παράδειγμα, ATGCAC, η αλληλουχία στο αντίστοιχο τμήμα τηςαπέναντι αλυσίδας θα είναι TACGTG. Οι δύο αλυσίδες καλούνται μεταξύτους συμπληρωματικές.Στη διπλή έλικα η μία αλυσίδα έχει κατεύθυνση 5'-->3', ενώ η συμπληρωματικήτης έχει κατεύθυνση 3'->5'. Οι δύο αλυσίδες καλούνται μεταξύ τουςαντιπαράλληλες. Κάθε άκρο της διπλής έλικας αποτελείται από το 5' άκροτης μίας αλυσίδας και το 3' άκρο της άλλης.2. α. Πώς συγκρατούνται οι δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες του DNAμεταξύ τους;β. Ποια η διαφορά νουκλεοσιδίου - νουκλεοτιδίου;γ. Ποια η διαφορά νουκλεοτιδίου - νουκλεϊνικού οξέος;α. Οι δύο αλυσίδες του DNA συγκρατούνται μεταξύ τους με δεσμούςυδρογόνου και δημιουργούν τη διπλή έλικα.β. Το νουκλεοσίδιο αποτελείται από μία πεντόζη και μία αζωτούχα βάση.Εάν στο νουκλεοσίδιο προστεθεί μία φωσφορική ομάδα (ή δύο ή τρεις), προκύπτειτο νουκλεοτίδιο.γ. Τα νουκλεοτίδια -δεσοξυριβονουκλεοτίδια και ριβονουκλεοτίδια- είναιτα μονομερή των νουκλεϊνικών οξέων DNA και RNA. Τα νουκλεϊνικά οξέαπροκύπτουν από τον πολυμερισμό των νουκλεοτιδίων.3. Ποιες οι διαφορές μεταξύ DNA και RNA;Στο DNA το σάκχαρο είναι η δεσοξυριβόζη, ενώ στο RNA είναι η ριβόζη.Στο DNA βρίσκεται αποκλειστικά η βάση θυμίνη, ενώ στο RNA η βάση ου-

ρακίλη. To DNA είναι δίκλωνο, ενώ το RNA είναι μονόκλωνο. Υπάρχει έναείδος DNA, ενώ υπάρχουν τρία κύρια είδη RNA, το αγγελιαφόρο, το μεταφορικόκαι το ριβοσωμικό RNA.4. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω φράσεις:α. Το σταθερό τμήμα της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας αποτελείταιαπό τα σάκχαρα και τις φωσφορικές ομάδες, ενώ το μεταβλητό απότις αζωτούχες βάσεις.β. Το μόριο του DNA παρουσιάζει αρνητικό φορτίο εξαιτίας των φωσφορικώνομάδων.γ. Δυο δεσμοί υδρογόνου σχηματίζονται μεταξύ μίας αδενίνης καιμίας θυμίνης. ενώ τρεις δεσμοί σχηματίζονται μεταξύ μίας γουανίνηςκαι μίας κυτοσίνης·δ. Η διφωσφορική γουανοσίνη αποτελείται από τη βάση γουανίνη.το σάκχαρο ριβόζη και δύο φωσφορικές ομάδες.5. Έστω ότι έχουμε μία αλυσίδα DNA με ακολουθία βάσεων:AAGTTCTGACTG. Ποια είναι η RNA αλυσίδα που μεταγράφεται απότη συμπληρωματική της;Η RNA αλυσίδα που μεταγράφεται από τη συμπληρωματική της συγκεκριμένηςαλυσίδας DNA είναι: AAGUUCUGACUG.6. Σε ένα μόριο DNA το ποσοστό της κυτοσίνης είναι 30%. Ποιο το ποσοστότων υπόλοιπων βάσεων;Εφόσον το ποσοστό της κυτοσίνης είναι 30% μέσα στο συγκεκριμένοDNA μόριο, το ποσοστό της γουανίνης, που είναι συμπληρωματική της, θαείναι επίσης 30%. Επομένως το συνολικό ποσοστό αδενίνης και θυμίνης θααποτελεί το υπόλοιπο 40% και, εφόσον αυτές είναι συμπληρωματικές μεταξύτους, καθεμία θα βρίσκεται σε ποσοστό 20%.7. Αναφέρετε συνοπτικά το ρόλο του RNA στο κύτταρο.Η απάντηση βρίσκεται στην παράγραφο του βιβλίου 5.4. (To RNA).8. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;α. Σε ένα μόριο DNA υπάρχει ίση αναλογία πουρινών - πυριμιδινών.β. Η θυμίνη και η ουρακίλη είναι συμπληρωματικές μεταξύ τους.γ. Η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα συγκροτείται με τη βοήθεια δεσμώνυδρογόνου.

δ. Εάν σε ένα νουκλεοσίδιο προστεθεί μία φωσφορική ομάδα, προκύπτειένα νουκλεοτίδιο.(α)"(Σ). (β)-(Α), (γ)-(Λ), (δ)-(Σ).

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 6Η ΡΟΗ ΤΗς: ΓΕΝΕΤΙΚΉς: ΠΛΗΡΟΦΟΡΊΑς1. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;Οι DNA πολυμεράσες:α. Επιδιορθώνουν λάθη κατά την αντιγραφή.β. Συμμετέχουν στη χαλάρωση των δεσμών υδρογόνου της διπλήςέλικας.γ. Συνθέτουν αλυσίδες μόνο προς την κατεύθυνση 5' ^3'.δ. Χρησιμοποιούν ως υποστρώματα όλα τα δεσοξυριβονουκλεοτίδιακαι ριβονουκλεοτίδια.(α)-(Σ), (β)-(Λ), (γ)-(Σ), (δ)-(A).2. Αντιστοιχίστε τα ακόλουθα ένζυμα με τις λειτουργίες:1. ελικάση α. σύνθεση tRNA2. RNA πολυμεράση III β. χαλάρωση δεσμών υδρογόνου3. DNA πολυμεράση γ. σύνθεση ετερογενούς πυρηνικού RNA4. RNA πολυμεράση II δ. επιμήκυνση θυγατρικής αλυσίδας DNA(Ι)-(β), (2)-(α), (3)-(δ), (4)-( Υ ).3. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές;Οι RNA πολυμεράσες:α. Χρησιμοποιούν ως «καλούπι» και τις δύο DNA αλυσίδες,β. Αναγνωρίζουν και προσδένονται σε ειδικές DNA αλληλουχίες,γ. Επιδιορθώνουν λάθη κατά την αντιγραφή.δ. Μπορούν να επιμηκύνουν τις νέες αλυσίδες προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.(α)-(Λ), (β)-(Σ), (γ)-(Λ), (δ)-(Λ).

4. Ποια είναι η σημασία της πιστότητας της αντιγραφής; Εξηγήστε τηνέννοια «ημισυντηρητικός τρόπος αντιγραφής».Η πιστότητα της αντιγραφής εξασφαλίζει τη μετάδοση της γενετικής πληροφορίαςαπό κύτταρο σε κύτταρο και από γενιά σε γενιά με απόλυτη ακρίβεια.Στον ημισυντηρητικό τρόπο αντιγραφής καθεμία από τις δύο πατρικέςαλυσίδες χρησιμοποιείται ως «καλούπι» για τη δημιουργία μίας νέας αλυσίδας.Κατ' αυτό τον τρόπο κάθε νέο μόριο DNA αποτελείται από μία πατρικήκαι μία θυγατρική αλυσίδα.5. Ποιες είναι οι διαφορές στη μεταγραφή μεταξύ προκαρυωτικών καιευκαρυωτικών οργανισμών;Στα κύτταρα των προκαρυωτικών οργανισμών υπάρχει μία RNA πολυμεράση.Στους ευκαρυωτικούς υπάρχουν τρεις διαφορετικές RNA πολυμεράσες.Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς το αρχικό προϊόν της μεταγραφήςείναι το ετερογενές πυρηνικό RNA, το οποίο περιέχει εσώνια και με τη διαδικασίατης ωρίμανσης μετατρέπεται σε mRNA. Στα μόρια mRNA των ευκαρυωτικώνοργανισμών προστίθενται, με τη διαδικασία της ωρίμανσης, το κάλυμμακαι η poly(A) ουρά.6. Εξηγήστε τους όρους: υποκινητές, εσώνια, μάτισμα, poly(A) ουρά.Οι ειδικές αλληλουχίες του DNA, τις οποίες αναγνωρίζουν οι RNA πολυμεράσεςκαι προσδένονται, ώστε να ξεκινήσουν τη μεταγραφή, ονομάζονταιυποκινητές.Το ετερογενές πυρηνικό RNA χαρακτηρίζεται, τις περισσότερες φορές,από την ύπαρξη ενδιάμεσων αλληλουχιών, που ονομάζονται εσώνια, οι οποίεςδεν αντιστοιχούν σε τμήματα πρωτεΐνης και πρέπει να απομακρυνθούν.Η απομάκρυνση των εσωνίων αποτελεί μία διεργασία της ωρίμανσης, ηοποία καλείται μάτισμα. Στο μάτισμα τα εσώνια κόβονται και απομακρύνονται,ενώ τα άκρα του RNA, που παραμένουν, ενώνονται μεταξύ τους.Στο 3' άκρο πολλών mRNA μορίων προστίθεται κατά την ωρίμανση μίααλληλουχία πολυαδενυλικού οξέος, μήκους περίπου 100-200 βάσεων, πουονομάζεται poiy(A) ουρά.7. Το γονίδιο ενός ευκαρυωτικού οργανισμού αποτελείται από 4.000ζεύγη βάσεων. Μπορεί να είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση μίας πρωτεΐνηςπου αποτελεααι από 480 αμινοξέα; Εξηγήστε.

Ναι, το γονίδιο αυτό μπορεί να είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση μίας πρωτεΐνης480 αμινοξέων, παρ' όλο που 480 αμινοξέα χρειάζονται μόνο480x3= 1.440 ζεύγη βάσεων. Ανήκει σε ευκαρυωτικό οργανισμό και γνωρίζουμεότι τα περισσότερα γονίδια των ευκαρυωτικών περιέχουν ενδιάμεσες αλληλουχίες,που λέγονται εσώνια, οι οποίες απομακρύνονται με το μάτισμα.8. Ποια είναι η σχέση μεταξύ κωδικονίου και αντικωδικονίου;Το κωδικόνιο είναι η τριπλέτα των βάσεων στο mRNA που κωδικοποιεί γιαένα αμινοξύ. Το αντικωδικόνιο είναι η τριπλέτα των βάσεων στο άκρο τουtRNA μορίου το οποίο θα μεταφέρει το συγκεκριμένο αμινοξύ στα ριβοσώματα.Το αντικωδικόνιο είναι συμπληρωματικό με το κωδικόνιο.9. Τι είναι η ενεργοποίηση των αμινοξέων και γιατί είναι απαραίτητη γιατη μετάφραση;Ενεργοποίηση των αμινοξέων ονομάζεται η διαδικασία κατά την οποία ειδικάένζυμα καταλύουν τη σύνδεση των αμινοξέων με τα tRNA μόρια. Είναιαπαραίτητη για τη μετάφραση, επειδή τα αμινοξέα δεν αναγνωρίζουν τα νουκλεϊνικάοξέα και δεν είναι σε θέση να συνδεθούν από μόνα τους με ταtRNA μόρια.10. Με τη βοήθεια του γενετικού κώδικα που υπάρχει στο βιβλίο σας,βρείτε την αλληλουχία των βάσεων του mRNA που κωδικοποιεί τοπαρακάτω τμήμα. Επιλέξτε τις κατάλληλες τριπλέτες, ώστε τοmRNA να είναι όσο το δυνατό πλουσιότερο σε G και C.mRNA AUG UAC UGC AUC AAG CACΑμινοξέα Μεθειονίνη Τυροσίνη Κυστεΐνη Ισολευκίνη Αυσίνη ΙστιδίνηΠόσοι δεσμοί υδρογόνου θα υπάρχουν στο αντίστοιχο τμήμα DNA;Θα υπάρχουν 44 δεσμοί υδρογόνου.I. Μελετώντας το γενετικό κώδικα διαπιστώνουμε ότι:α. Ένα αμινοξύ μπορεί να κωδικοποιείται από μία ή περισσότερεςτριπλέτες.β. Διαφέρει από οργανισμό σε οργανισμό ανάλογα με την εξελικτι-

κή βαθμίδα.γ. Περιλαμβάνει κωδικούς λήξης της μετάφρασης.δ. Κάθε νουκλεοτίδιο μπορεί να ανήκει το πολύ σε δύο τριπλέτες.(α)-(Σ), (β)-(Α), (γ)-(Σ), (δ)-(Λ).12. Με ποιους τρόπους τα κύτταρα μπορούν να ρυθμίσουν την έκφρασητων γονιδίων τους;Τα κύτταρα μπορούν να ρυθμίσουν την έκφραση των γονιδίων τους σεοποιοδήποτε στάδιο οδηγεί από το DNA στην πρωτεΐνη. Πιο συγκεκριμένα,μπορούν να ρυθμίσουν:• ποια γονίδια θα μεταγραφούν, με ποια συχνότητα και σε ποια χρονικήστιγμή,• ποια mRNA θα περάσουν από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα,• ποια mRNA από αυτά που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα θα μεταφραστούναπό τα ριβοσώματα,• ποιες από τις πρωτεΐνες που έχουν συντεθεί θα είναι δραστικές και ποιεςόχι.(30)

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 7ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟI. Αναφέρετε τις κύριες αποστολές που εκπληρώνει ο μεταβολισμός.α) Προμηθεύει χο κύτταρο με τη χημική ενέργεια (ΑΤΡ) που του είναι απαραίτητηγια χη διαχήρηση χης ζωής.β) Μέσω χων ανχιδράσεων χου μεχαβολισμού παράγονχαι όλα χα ενδιάμεσαπροϊόντα που χρειάζονχαι για χη σύνθεση χων συσχαχικών χου κυττάρου.2. Αναφέρετε τα συστατικά από τα οποία δομείται το ΑΤΡ και περιγράψτετον κύκλο ATP-ADP ως το βασικό τρόπο ανταλλαγής ενέργειαςστα βιολογικά συστήματα.Το ΑΤΡ αποχελείχαι από μία αδενίνη, μία ριβόζη και χρεις φωσφορικέςομάδες.Ο κύκλος ATP-ADP αποχελεί χο βασικό χρόπο ανχαλλαγής ενέργειας σχαβιολογικά συσχήμαχα. Το ΑΤΡ σχημαχίζεχαι από ADP και Pi καχά χην οξείδωσηχων διάφορων χροφικών μορίων σχους εχερόχροφους οργανισμούς καικαχά χη φωχοσύνθεση στους φωτότροφους οργανισμούς. Όταν το ΑΤΡ διασπάταισε ADP και Pi, απελευθερώνεται ενέργεια που χρησιμοποιείται για τησύνθεση διάφορων βιομορίων, την κίνηση, τη μεταφορά ουσιών και ερεθισμάτωνμέσα και έξω από το κύτταρο και γενικά για όλες τις κυτταρικέςδιεργασίες που απαιτούν ενέργεια.3. Τοποθετήστε στο κατάλληλο πλαίσιο του διαγράμματος τους όρους:κίνηση, φωτοσύνθεση, αναβολισμός, οξείδωση μακρομορίων, βιοσύνθεση,καταβολισμός.Άνω πλαίσιο: κίνηση, αναβολισμός, βιοσύνθεσηΚάτω πλαίσιο: φωτοσύνθεση, οξείδωση μακρομορίων, καταβολισμός4. Σημειώστε με Σ (σωστό) ή Λ (λάθος) την άποψή σας για τις παρακάτωπροτάσεις:

α. Οι αντιδράσεις του καταβολισμού συνοδεύονται με παράλληληαπελευθέρωση ενέργειας.β. Το ΑΤΡ αποτελείται από τη βάση της αδενίνης, μία ριβόζη και μίαμονοφωσφορική ομάδα.γ. Το ΑΤΡ αποτελεί κύριο, άμεσο δότη ενέργειας στα βιολογικά συστήματα.δ. Στις περισσότερες βιοσυνθετικές αντιδράσεις ως δότης ηλεκτρονίωνχρησιμοποιείται το FADH 2 .(α)-(Σ), (β)-(Λ), (γ)-(Σ), (δ)-(Λ).5. Τοποθετήστε τα κατάλληλα συνένζυμα (με οξειδωμένη ή ανηγμένημορφή) στο σχήμα που ακολουθεί:ΜακρομόριαΟξειδωτικές αντιδράσειςΜικρότερα μόριαNAD Η + Η +FADFADH 26. To NADPH διαφέρει από το NAD% γιατί:α. Χρησιμοποιείται ως συνένζυμο των βιοσυνθετικών αντιδράσεων,β. Περιέχει μία επιπλέον φωσφορική ομάδα.γ. Δεν περιέχει τη βάση της αδενίνης.δ. Μεταφέρει μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων ανά μόριο συνενζύμου.Σωστά είναι τα (α) και (β).7. Αντιστοιχίστε τα μόρια της αριστερής στήλης με τις δομικές και λειτουργικέςιδιότητές τους στη δεξιά στήλη:α. ΑΤΡ 1. αδενίνηβ. FAD 2. μεταφορέας ηλεκτρονίωνγ. MAD + 3. ριβόζηδ. CoA 4. μεταφορέας φωσφορικής ομάδας5. μεταφορέας ακετυλομάδας(α)-1. 3, 4 (β)-Ι, 2, 3 (γ)-Ι,2,3 (δ)-Ι,2,5

8. Τοποθετήστε τους όρους: οξειδωτική φωσφορυλίωση, ακετυλο-CoA,μονομερές, κύκλος του κιτρικού οξέος, ΑΤΡ, τροφικό μόριο και 0 2στη σωστή σειρά και δημιουργήστε ένα σχήμα που να απεικονίζει τημεταβολική πορεία παραγωγής ενέργειας από την οξείδωση των τροφών.τροφικό μόριο•μονομερέςιακετυλο-CoAΑΤΡ ADP κύκλοςΟ2 *eκιτρικούοξέοςοξειδωτικήφωσφορυλίωσηCoA9. Ποια η σημασία της διαμερισματοποίησης του κυττάρου για το μεταβολισμό;Η διαμερισματοποίηση του κυττάρου αποτελεί έναν τρόπο ελέγχου διαφορετικώνμεταβολικών δρόμων. Έτσι, για παράδειγμα, ενώ η γλυκόλυση γίνεταιστο κυτταρόπλασμα, ο κύκλος του κιτρικού οξέος και η οξειδωτικήφωσφορυλίωση γίνονται στα μιτοχόνδρια.10. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω στήλες, έτσι ώστε να αντιστοιχίσετετα όργανα που αναφέρονται στην αριστερή στήλη με τιςλειτουργίες που επιτελούν και αναφέρονται στη δεξιά στήλη:α. έντερο !. απορρόφησηβ. νεφροί 2. απέκκρισηγ. ενδοκρινείς αδένες 3. παραγωγή ορμονώνδ. μύες 4. κίνησηε. αίμα 5. μέσο μεταφοράςστ. νευρικό σύστημα 6. μεταβίβαση ερεθισμάτων.11. Σε ένα ερυθροκύτταρο η συγκέντρωση της γλυκόζης είναι 5.10 3 Μκαι ο όγκος του κυττάρου 1,5.10" mm 3 . Αν η οξείδωση της γλυκόζηςαποδίδει 686 Kcal/mol, υπολογίστε το ποσό θερμότητας πουμπορεί να δημιουργηθεί από την πλήρη οξείδωση της διαθέσιμηςγλυκόζης του ερυθροκυττάρου.

Αφού η συγκέντρωση της γλυκόζης είναι 5.ΙΟ' 3 moles/lit ή 5.10 6 moles/cm 3 ή5.10 9 moles/mm 3 και ο όγκος του ερυθροκυττάρου είναι 1,5.10"" mm 3 , ο αριθμόςτων moles της γλυκόζης μέσα στο κύτταρο θα είναι: 1,5.10 " mm 3 χ 5.10" 9moles/mm 3 = 7,5.10 25 moles και επομένως το ποσό της ενέργειας που απελευθερώνεταιαπό την πλήρη καύση της γλυκόζης θα είναι:7,5.10" 25 moles χ 6,86.10 5 cal/mole = 5,145.10 "cal.12. Σε ένα τυπικό κύτταρο οι συγκεντρώσεις των συνενζύμων NAD + καιFAD είναι κατά πολύ χαμηλότερες σε σχέση με τον αριθμό των μορίωνπου μπορούν να οξειδωθούν. Με βάση αυτή την παρατήρηση,τι μπορείτε να εισηγηθείτε για το ρυθμό της οξείδωσης και αναγωγήςτων συνενζύμων αυτών;Με δεδομένο ότι οι συγκεντρώσεις των συνενζύμων NAD + και FAD σε ένατυπικό κύτταρο είναι σχετικά μικρές και ο αριθμός των οξειδοαναγωγικώναντιδράσεων στις οποίες συμμετέχουν αρκετά μεγάλος, προκύπτει η ανάγκητης άμεσης επανοξείδωσης των συνενζύμων αυτών, προκειμένου το κύτταρονα έχει άμεσα διαθέσιμες τις απαραίτητες ποσότητες για την ομαλή διεξαγωγήτων διάφορων οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Επομένως ο ρυθμός τηςοξείδωσης και αναγωγής των συνενζύμων αυτών είναι μεγάλος.

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 8ΣΑΚΧΑΡΑI. Από ποια στοιχεία αποτελούνται τα μόρια των σακχάρων και με ποιααναλογία;Τα σάκχαρα είναι χημικές ενώσεις του άνθρακα που περιέχουν υδρογόνοκαι οξυγόνο με αναλογία ατόμων 2:1, όση δηλαδή και το νερό, και έχουν τογενικό τύπο C K (H 2 0) K . Για το λόγο αυτό τα σάκχαρα ονομάζονται και υδατάνθρακες.2. Πώς ταξινομούνται τα σάκχαρα με βάση την ικανότητα υδρόλυσήςτους;Οι υδατάνθρακες, ανάλογα με την ικανότητά τους να διασπώνται ή όχι σεάλλους υδατάνθρακες, διακρίνονται αντίστοιχα: α) σε διασπώμενα σάκχαρακαι β) σε απλούς υδατάνθρακες ή απλά σάκχαρα ή μονοσακχαρίτες. Τα διασπώμενασάκχαρα με τη σειρά τους διακρίνονται σε ολιγοσακχαρίτες καιπολυσακχαρίτες, ανάλογα με τον αριθμό των απλών σακχάρων από τα οποίααποτελούνται και τα οποία μπορούν να σχηματίσουν κατά τη διάσπαση τους.3. Ποιες είναι οι βασικές χημικές ομάδες που έχουν τα σάκχαρα και πώςκατατάσσονται με βάση τις ομάδες αυτές;Από χημική άποψη οι μονοσακχαρίτες είναι ενώσεις που περιέχουν πολλέςυδροξυλομάδες και μία καρβονυλομάδα. Ανάλογα με το αν η καρβονυλομάδαείναι αλδεϋδομάδα ή κετονομάδα, διακρίνονται σε αλδόζες και κετόζες.Αποτελούνται από 3-6 άτομα C και ονομάζονται αντίστοιχα τριόζες,τετρόζες, πεντόζες, εξόζες. Στις τριόζες ανήκει η γλυκεριναλδεΰδη και στιςεξόζες ανήκουν η γλυκόζη, η φρουκτόζη και η γαλακτόζη, που είναι τα πιογνωστά μας σάκχαρα.

4. Σε ποια μορφή βρίσκονται οι μονοσακχαρίτες σε υδατικό διάλυμα;Πού οφείλεται αυτό;Στα υδατικά τους διαλύματα τα σάκχαρα απαντούν σε κυκλική μορφή. Αυτόοφείλεται σε μία εσωτερική αντίδραση και συγκεκριμένα σε μία αντίδρασηπροσθήκης ενός ατόμου Η από το 4ο ή 5ο άτομο C στο διπλό δεσμό τουκαρβονυλίου (Ιο ή 2ο άτομο C), οπότε σχηματίζεται ημιακεταλικό υδροξύλιοκαι το μόριο παίρνει την κυκλική του μορφή.5. Ποιες χημικές ιδιότητες των σακχάρων γνωρίζετε;α) Οι μονοσακχαρίτες εμφανίζουν αναγωγική δράση. Αυτή η ιδιότητα τωνμονοσακχαριτών εκδηλώνεται με αντίδραση ακόμη και με ήπια οξειδωτικάμέσα, όπως είναι το αντιδραστήριο Fehling (διάλυμα CuS0 4 σε NaOH).β) Μεταξύ δύο σακχάρων είναι δυνατό να αποσπαστεί ένα μόριο νερούαπό δύο υδροξύλια διαφορετικών μορίων. Ο δεσμός που δημιουργείται λέγεταιγλυκοζιτικός δεσμός. Οι σχηματιζόμενες ενώσεις ανήκουν σε μία κατηγορίαενώσεων που λέγονται γλυκοζίτες.6. Πώς ανιχνεύεται ο αναγωγικός χαρακτήρας των σακχάρων;Ο αναγωγικός χαρακτήρας των σακχάρων ανιχνεύεται με αντίδραση μεήπια οξειδωτικά μέσα, όπως είναι το αντιδραστήριο Fehling (διάλυμα CuS0 4σε NaOH).7. Τι είναι οι γλυκοζίτες, ο γλυκοζιτικός δεσμός και οι γλυκοζιτάσες;Γλυκοζιτικός δεσμός είναι ο δεσμός που δημιουργείται, όταν μεταξύ δύοσακχάρων αποσπαστεί ένα μόριο νερού από δύο υδροξύλια διαφορετικώνμορίων. Οι ενώσεις που σχηματίζονται ανήκουν σε μία κατηγορία ουσιώνπου λέγονται γλυκοζίτες. Οι γλυκοζιτάσες είναι ένζυμα που διασπούν τουςγλυκοζίτες.8. Ποιοι είναι οι σπουδαιότεροι δισακχαρίτες και από ποια απλά σάκχαρααποτελούνται;Οι σημαντικότεροι δισακχαρίτες είναι οι ακόλουθοι:Καλαμοσάκχαρο ή σακχαρόζη ή ζάχαρη. Προέρχεται από τη συνένωσηενός μορίου γλυκόζης και ενός μορίου φρουκτόζης.

Μαλτόζη. Προέρχεται από τη συνένωση δύο μορίων γλυκόζης και σχηματίζεταικατά την υδρόλυση του αμύλου ως ενδιάμεσο προϊόν.Γαλακτοσάκχαρο ή λακτόζη. Προέρχεται από τη συνένωση ενός μορίουγλυκόζης και ενός μορίου γαλακτόζης.9. Ποιοι είναι οι σπουδαιότεροι πολυσακχαρίτες και από ποια απλά σάκχαρααποτελούνται;Οι σημαντικότεροι πολυσακχαρίτες είναι οι ακόλουθοι:Γλυκογόνο. Είναι ένα μεγάλο διακλαδισμένο πολυμερές, που αποτελείταιαπό μόρια γλυκόζης ενωμένα με γλυκοζιτικούς δεσμούς (σχήμα 8.1).Άμυλο. Το άμυλο είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από επαναλαμβανόμενεςμονάδες γλυκόζης. Είναι η κύρια εφεδρική ουσία των φυτώνκαι εναποτίθεται σε μεγάλες ποσότητες στα σπέρματα (δημητριακά) καιστους βολβούς (πατάτες).Κυτταρίνη. Η κυτταρίνη είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από8.000-12.000 επαναλαμβανόμενες μονάδες γλυκόζης. Είναι δηλαδή ένας γλυκοζίτηςμε Μ.Β. περίπου 1-2.000.000.10. Σημειώστε τη σωστή ή τις σωστές προτάσεις:α. Το γλυκογόνο απαντάται σε ζωικά κύτταρα και το άμυλο σε φυτικά,β. Το γλυκογόνο απαντάται σε φυτικά κύτταρα και το άμυλο σε ζωικά,γ. Και τα δύο απαντώνται μόνο σε ζωικά κύτταρα.δ. Και τα δύο απαντώνται μόνο σε φυτικά κύτταρα.ε. Το γλυκογόνο είναι ένα διακλαδισμένο πολυμερές, ενώ το άμυλο όχι.στ. Το άμυλο είναι ένα διακλαδισμένο πολυμερές, ενώ το γλυκογόνο όχι.ζ. Και τα δύο είναι διακλαδισμένα πολυμερή.η. Και τα δύο είναι ευθύγραμμα πολυμερή.Σωστές είναι οι προτάσεις (α) και (ζ).I I. Τι είναι η αμυλόζη, η αμυλοπηκτίνη και η αμυλάση;Το άμυλο είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από επαναλαμβανόμενεςμονάδες γλυκόζης. Είναι η κύρια εφεδρική ουσία των φυτών και εναποτίθεταισε μεγάλες ποσότητες στα σπέρματα (δημητριακά) και στους βολβούς(πατάτες). Εμφανίζεται με δύο μορφές, την αμυλόζη και την αμυλοπηκτίνη. Ηαμυλόζη αποτελεί το 20 με 30% του αμύλου και σχηματίζεται από μονάδεςγλυκόζης (250-300) γραμμικά διατεταγμένες, ενώ η αμυλοπηκτίνη αποτελεί τουπόλοιπο ποσοστό του αμύλου και εμφανίζει διακλαδώσεις ανά 25 περίπου

μονάδες γλυκόζης. Η δομή του μορίου μοιάζει με εκείνη του γλυκογόνου. Ηαμυλάση, και συγκεκριμένα η α-αμυλάση, είναι το σημαντικότερο ένζυμο πουδιασπά το άμυλο και βρίσκεται στο σάλιο και στο λεπτό έντερο.i 2. Χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες(Α):α. Η κυτταρίνη είναι φυτικός πολυσακχαρίτης.β. Η κυτταρίνη είναι ζωικός πολυσακχαρίτης.γ. Η κυτταρίνη μπορεί να είναι φυτικός ή και ζωικός πολυσακχαρίτης,δ. Η κυτταρίνη αποτελείται από 8.000-12.000 μόρια γλυκόζης,ε. Η κυτταρίνη πέπτεται μόνο από τον άνθρωπο, όχι όμως από μηρυκαστικά.στ. Η κυτταρίνη πέπτεται μόνο από τα μηρυκαστικά, όχι όμως από τονάνθρωπο.ζ. Η κυτταρίνη πέπτεται και από τα μηρυκαστικά και από τον άνθρωπο,η. Η κυτταρίνη δεν πέπτεται ούτε από τα μηρυκαστικά ούτε από τον άνθρωπο.(α)-(Σ), (β)-(Λ), (γ)-(Λ), (δ)-(Σ), (ε)-(Λ), (στ)-(Σ), (ζ)-(Λ), (η)-(Λ).13. Τι είναι οι κυτταρινάσες και πού συναντώνται;Οι κυτταρινάσες είναι ένζυμα που διασπούν την κυτταρίνη. Τα μηρυκαστικά,αντίθετα από τον άνθρωπο, διαθέτουν κυτταρινάσες, οπότε μπορούν καιδιασπούν την κυτταρίνη.14. Ποιος ο βασικός ρόλος των σακχάρων σε ένα ζωντανό οργανισμό;Τα σάκχαρα, σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, επιτελούν τη βασικήλειτουργία της παραγωγής ενέργειας, καιόμενα προς C0 2 και νερό. Στα κύτταραη αντίδραση αυτή εκδηλώνεται κατά την κυτταρική αναπνοή με βραδύρυθμό, ώστε η απελευθέρωση της ενέργειας να είναι ελεγχόμενη. Η ενέργειαπου απελευθερώνεται κατά την καύση lg υδατάνθρακα είναι 4Kcal.15. Τι γνωρίζετε για το ρόλο της γλυκόζης στον ανθρώπινο οργανισμό;Η γλυκόζη καθώς και άλλα σάκχαρα, όπως και ενδιάμεσα προϊόντα μεταβολισμούτους, αποτελούν την πρώτη ύλη για τη βιοσύνθεση διάφορων βιομορίωνμεγάλης βιολογικής σημασίας, όπως συνένζυμα, αμινοξέα, νουκλεϊνι-

κά οξέα, λιπαρές ύλες κ.ά. Η παρουσία της γλυκόζης σε φυσιολογικά επίπεδα,μέσα και έξω από το κύτταρο, επηρεάζει σημαντικά όλες σχεδόν τις λειτουργίεςτου οργανισμού, συμβάλλοντας αποφασιστικά στη μεταφορά ουσιών,στη ρύθμιση της ωσμωτικής πίεσης κτλ.16. Τι γνωρίζετε για τον ειδικό ρόλο: α) της λακτόζης και β) της κυτταρίνηςστον οργανισμό;Η λακτόζη βοηθά στην απορρόφηση του ασβεστίου, ενώ, όπως και τοάμυλο, υδρολύεται σχετικά αργά. Παραμένει έτσι στο έντερο πολύ περισσότεροαπό άλλους υδατάνθρακες, βοηθώντας κατ' αυτό τον τρόπο στην ανάπτυξημικροοργανισμών οι οποίοι συνθέτουν χρήσιμα για τον άνθρωπο συστατικά,όπως π.χ. διάφορες βιταμίνες του συμπλέγματος Β.Η κυτταρίνη δεν πέπτεται από τον άνθρωπο, γιατί στον ανθρώπινο οργανισμόδεν υπάρχουν μικροοργανισμοί για να τη διασπάσουν. Βοηθά όμως στηνομαλή λειτουργία του εντέρου.17. Πού αποθηκεύεται η περίσσεια υδατανθράκων στον ανθρώπινο οργανισμόκαι με ποια μορφή; Πόσο επαρκής για τις ανάγκες του οργανισμούμπορεί να είναι η αποθήκευση αυτή; Τι θα συμβεί στον οργανισμό,αν για χρονικό διάστημα 10 και περισσότερων ωρών δε ληφθούνυδατάνθρακες με την τροφή;Η περίσσεια υδατανθράκων αποθηκεύεται κατά κύριο λόγο στο συκώτικαι δευτερευόντως στους μυς με τη μορφή γλυκογόνου. Η ικανότητα όμωςαυτή του οργανισμού είναι περιορισμένη. Για το λόγο αυτό, αν ο οργανισμόςδε λάβει με την τροφή υδατάνθρακες για χρονικό διάστημα μεγαλύτερο από6-7 ώρες, αρχίζει η διαδικασία παραγωγής γλυκόζης από άλλα θρεπτικά συστατικάκαι συγκεκριμένα από πρωτεΐνες. Τα προϊόντα μεταβολισμού όμωςκάποιων αμινοξέων, όπως της λευκίνης, λυσίνης, ισολευκίνης, φαινυλαλανίνηςκαι τυροσίνης, οδηγούν στο σχηματισμό κετονικών οξέων, όπως του ακετοξικού,τα οποία συσσωρεύονται στο αίμα προκαλώντας κετοναιμία ή οξοναιμία.Ελαφρά κετοναιμία λόγω περιορισμένης νηστείας δεν έχει ουσιαστικήεπίδραση στον οργανισμό, παρατεταμένη όμως νηστεία οδηγεί σε βαριάςμορφής κετοναιμία. Τέτοιες καταστάσεις μπορεί να οδηγήσουν ακόμη καιστο θάνατο.

Κ ε φ α λ α ί ο « 9ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝI. Σημειώστε με Σ (σωστό) ή Α (λάθος) τη γνώμη σας για τις παρακάτωπροτάσεις:α. Η εξοκινάση φωσφορυλιωνει μόνο τη γλυκόζη.β. Η γλυκοκινάση βρίσκεται στο ήπαρ.γ. Η πορεία της γλυκόλυσης είναι ίδια σε αερόβιες και αναερόβιεςσυνθήκες.δ. Κατά τη διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης παράγεται ένα μόριο πυροσταφυλικού.ε. Οι αντιδράσεις της γλυκόλυσης γίνονται στο εσωτερικό του μιτοχονδρίου.στ. Η 6-φωσφορική γλυκόζη και η 6-φωσφορική φρουκτόζη είναιισομερείς ενώσεις.(α)-(Λ), (β)-(Σ), (γ)-(Σ), (δ)-(Λ), (ε)-(Λ), (στ)-(Σ).2. Ποιο είναι το ένζυμο - κλειδί για τη ρύθμιση της γλυκόλυσης και μεποιο τρόπο επιτυγχάνεται η ρύθμιση αυτή;Ένζυμο - κλειδί για τη ρύθμιση της γλυκόλυσης θεωρείται η φωσφοφρουκτοκινάση,η οποία αναστέλλεται από το ΑΤΡ και ενεργοποιείται από τα ADPκαι AMP. Έτσι, όταν το κύτταρο διαθέτει μεγάλη συγκέντρωση ΑΤΡ και κατάσυνέπεια δε χρειάζεται άμεσα άλλη ενέργεια, διακόπτεται η διάσπαση τηςγλυκόζης. Αντίθετα, όταν το κύτταρο χρειάζεται ενέργεια, οι συγκεντρώσειςδηλαδή του ADP ή του AMP είναι μεγάλες, ενεργοποιείται αλλοστερικό ηφωσφοφρουκτοκινάση και επιταχύνεται η διάσπαση της γλυκόζης.3. Με ποιο τρόπο μεταβολίζεται το πυροσταφυλικό στα μυϊκά κύτταρααπουσία και παρουσία οξυγόνου;Στα μυϊκά κύτταρα, όταν υπάρχει 0 5 , το πυροσταφυλικό ακολουθεί τη δια-

δικασία διάσπασης του αερόβιου μεταβολισμού, εισέρχεται δηλαδή στα μιτοχόνδρια,μετατρέπεται σε ακετυλσ-CoA και τροφοδοτεί τον κύκλο του κιτρικούοξέος. Όταν η συγκέντρωση του διαθέσιμου 0 2 στους μυϊκούς ιστούςείναι μικρή (όπως π.χ. κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης), το πυροσταφυλικόμετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ.4. Ποιες από τις παρακάτω ουσίες αποτελούν μεταβολικά προϊόντα τουπυροσταφυλικου οξέος στα θηλαστικά: α. αιθανόλη, β. γαλακτικό οξύ,γ. ακετόνη, δ. ακετυλο-ΟοΑ;Οι σωστές απαντήσεις είναι οι (β) και (δ).5. Αναφέρετε τα τελικά προϊόντα διάσπασης της γλυκόζης κατά την αλκοολικήκαι γαλακτική ζύμωση, καθώς και τον τρόπο με τον οποίοαναγεννάται το NAD + κατά τις διεργασίες αυτές.Βλέπε παράγραφο 9.4.6. Σημειώστε (Σ) ή (Λ) σε καθεμιά από τις απαντήσεις που ακολουθούν.Η γλυκονεογένεση:α. Επιτελείται στα μυϊκά κύτταρα, όταν αυτά βρίσκονται υπό έντονηδραστηριότητα.β. Μετατρέπει το πυροσταφυλικό σε γλυκόζη.γ. Παίζει σημαντικό ρόλο σε περιόδους ασιτίας.δ. Αποτελεί μία αναστροφή της πορείας της γλυκόλυσης.(α)-(Λ), (β)-(Σ), (γ)-(Σ), (δ)-(Λ).7. Περιγράψτε το ρόλο του γλυκογόνου στο ήπαρ και στους σκελετικούςμυς.Το γλυκογόνο στο ήπαρ και στους σκελετικούς μυς αποτελεί την αποθήκηγλυκόζης για την άμεση κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του οργανισμού.©

8. Τοποθετήστε τα συνένζυμα (με την οξειδωμένη ή ανηγμένη μορφήτους) και τους συντελεστές που χρειάζονται στο παρακάτω διάγραμμα:I μόριο γλυκόζης2 NADHπυροσταιρυλικό2 NADH2 NADH2 NADH[Τ] CO;COαιθανόληγαλακτικό• κύκλοςκιτρικούοξέος

9. Η νόσος του McArdle είναι μία από τις ασθένειες που οφείλονται σεέλλειψη ενός ενζύμου του μεταβολισμού του γλυκογόνου. Χαρακτηρίζεταιαπό ύπαρξη αυξημένης ποσότητας γλυκογόνου στους μυς καιτα άτομα που την παρουσιάζουν έχουν περιορισμένη δυνατότητα γιαέντονη άσκηση εξαιτίας οδυνηρών σπασμών των μυών. Κατά τα άλλαοι ασθενείς αυτοί δεν έχουν πρόβλημα και η ανάπτυξή τους είναι φυσιολογική.Με βάση τα παραπάνω δεδομένα, σε έλλειψη ποιου απότα βασικά ένζυμα του μεταβολισμού του γλυκογόνου αποδίδετε τηνασθένεια αυτή;Στην κληρονομική αυτή ασθένεια λείπει η φωσφορυλάση του γλυκογόνουτων μυών, ενώ η συνθετάση του γλυκογόνου λειτουργεί κανονικά. Έτσι ταάτομα αυτά εμφανίζουν συσσώρευση γλυκογόνου στους μυς και αδυναμίαδιάσπασής του, με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν περιορισμένη δυνατότηταγια έντονη άσκηση.

ΚΕΦΑΛΑΊΟ ΊΟΚΎΚΛΟς: ΤΟΥ ΚΙΤΡΙΚΟΎ ΟΞΈΟς;ΚΑΙ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΦΩΣΦΟΡΥΛΙΩΣΗI. Σε ποιο οργανίδιο του κυττάρου πραγματοποιείται ο κύκλος του κιτρικούοξέος; Βάλτε μέσα σε κύκλο τη σωστή απάντηση: α. πυρήνας,β. λυσοσώματα, γ. μιτοχόνδρια, δ. μεμβράνες ενδοπλασματικού δικτύου,ε. κανένα από τα παραπάνω.Η σωστή απάντηση είναι η (γ).2. Σημειώστε (Σ) ή (Λ) στις προτάσεις που ακολουθούν.Ο κύκλος του κιτρικού οξέος:α. Οξειδώνει το ακετυλο-ΟοΑ.β. Παράγει τη μεγαλύτερη ποσότητα CO: στους αναερόβιους οργανισμούς.γ. Διασπά το οξαλοξικό.δ. Τροφοδοτεί το κύτταρο με ενδιάμεσα προϊόντα.ε. Δημιουργεί ανηγμένα συνένζυμα.(α)-(Σ), (β)-(Λ), (γ)-(Λ), (δ)-(Σ), (ε)-(Σ).3. Ποιες, κατά τη γνώμη σας, θα ήταν οι συνέπειες για τη ζωή ενός ζωικούκυττάρου, αν παρουσιαζόταν έλλειψη ενός ενζύμου του κύκλουτου κιτρικού οξέος;Με δεδομένο ότι ο κύκλος του κιτρικού οξέος αποτελεί βασικό μεταβολικόδρόμο για την παραγωγή ενέργειας και την τροφοδοσία του κυττάρου μεενδιάμεσα προϊόντα, η έλλειψη οποιουδήποτε ενζύμου του κύκλου αυτούσυνεπάγεται και το θάνατο του κυττάρου.4. Είναι δυνατό να έχουμε «καθαρή σύνθεση» οξαλοξικού σε ένα εκχύλισματο οποίο περιέχει μόνο τα ένζυμα και τους συμπαράγοντες τουκύκλου του κιτρικού οξέος;

Όχι, γιατί η ακετυλομάδα του ακετυλο-CoA, που τροφοδοτεί τον κύκλοτου κιτρικού οξέος, χάνεται ως C0 2 στις δύο αντιδράσεις οξειδωτικής αποκαρβοξυλίωσης.Έτσι μόνο η ποσότητα του προϋπάρχοντος οξαλοξικού, πουχρησιμοποιείται στην πρώτη αντίδραση, αναγεννάται μέσω των αντιδράσεωντου κύκλου του κιτρικού οξέος.5. Πρόσφατες μελέτες εισηγούνται ότι η δραστικότητα της αφυδρογονάσηςτου ηλεκτρικού, η οποία καταλύει τη μετατροπή του α-κετογλουταρικούσε ηλεκτρυλο-ΟοΑ, επηρεάζεται αλλοστερικά από τοοξαλοξικό. Πιστεύετε ότι ο μεταβολίτης αυτός ενεργοποιεί ή αναστέλλειτη δραστικότητα του ενζύμου;Το οξαλοξικό σχηματίζεται από το ηλεκτρικό μέσω τριών αντιδράσεων καιαποτελεί το τελικό προϊόν της μεταβολικής αυτής πορείας. Εάν η συγκέντρωσητου προϊόντος αυτού υπερβεί μια τιμή, αυτό που θα περίμενε κανείς είναινα δρα ως αναστολέας της αφυδρογονάσης του ηλεκτρικού, προκειμένου νασταματήσει η παραγωγή του (ρύθμιση με ανάδραση). Βλέπε και σχήμα 10.1.6. Υπολογίστε πόσα μόρια ΑΤΡ δημιουργούνται κατά τη μετατροπή τουα-κετογλουταρικού σε μηλικό, μέσω των αντιδράσεων του κύκλουτου κιτρικού οξέος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης.Η μετατροπή του α-κετογλουταρικού σε μηλικό πραγματοποιείται μέσωτων ακόλουθων αντιδράσεων:(1) α-κετογλουταρικό • ηλεκτρυλοΌοΑ+00 2 + NADH(2) ηλεκτρυλο-CoA • ηλεκτρικό + GTP(3) ηλεκτρικό • φουμαρικό + FADH 2(4) φουμαρικό • μηλικόΑπό την αντίδραση (I) παράγεται I NADH, επομένως 3 ΑΤΡ» » » (2) » I GTP, » I ΑΤΡ» » » (3) » i FADH 2) » 2 ΑΤΡΣύνολο6 ΑΤΡ7. Αναφέρετε τα κυριότερα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της οξειδωτικήςφωσφορυλίωσης.Βλέπε παράγραφο 10.4.

8. Σημειώστε (Σ) ή (Λ) σε καθεμία από τις προτάσεις που ακολουθούν.Η οξειδωτική φωσφορυλίωση:α. Γίνεται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη.β. Έχει δύο σκέλη: την αναπνευστική αλυσίδα και τη φωσφορυλίωσητου ADP.γ. Δεν απαιτεί 0 2 .δ. Επανοξειδώνει τα ανηγμένα συνένζυμα NADH και FADH 2 .ε. Δεν συνδέεται με τον κύκλο του κιτρικού οξέος.(α)-(Σ), (β)-(Σ), (γ)-(Λ), (δ)-(Λ), (ε)-(Λ).9. Εξηγήστε πού οφείλεται το γεγονός ότι η οξείδωση του FADH 2 αποδίδει2 μόρια ΑΤΡ και όχι 3, που σχηματίζονται από την οξείδωση τουNADH.Για την επανοξείδωση του FADH 2 δε χρησιμοποιείται το σύμπλοκο I. Αυτόέχει ως συνέπεια την απελευθέρωση μικρότερου ποσού ενέργειας κατά τημεταφορά των ηλεκτρονίων προς το 0 2 και τη δημιουργία τελικά 2 μορίωνΑΤΡ και όχι 3, που δημιουργούνται στην περίπτωση της επανοξείδωσης τουNADH, κατά την οποία χρησιμοποιείται και το σύμπλοκο I.10. Πόσες φορές περισσότερη ενέργεια (στη μορφή του ΑΤΡ) αποδίδειένα μυϊκό κύτταρο που οξειδώνει πλήρως τη γλυκόζη, σε σχέση μεένα μυϊκό κύτταρο που μετατρέπει τη γλυκόζη σε γαλακτικό οξύ;Ένα κύτταρο που οξειδώνει πλήρως τη γλυκόζη (αερόβιος μεταβολισμός)κερδίζει 36 ATP/μόριο γλυκόζης (παράγραφος 10.7.). Ένα κύτταρο που μετατρέπειτη γλυκόζη σε γαλακτικό οξύ κερδίζει 2 ATP/μόριο γλυκόζης (παράγραφος9.4.). Επομένως κατά την πλήρη οξείδωση της γλυκόζης το κύτταροκερδίζει 18 φορές περισσότερη ενέργεια.11. Σε ένα μιτοχονδριακό παρασκεύασμα, το οποίο περιέχει όλα τα ένζυμακαι τα συνένζυμα της αναπνευστικής αλυσίδας, προστίθεται μικρήποσότητα NADH και FADH 2 . Προβλέψτε σε ποια μορφή (ανηγμένηή οξειδωμένη) θα βρεθούν τα συνένζυμα αυτά μετά από επώασητου παρασκευάσματος. Τι θα συμβεί, αν σε παράλληλο πείραμαπροσθέσουμε επιπλέον και ρετενόνη; (Η ουσία αυτή είναι ένας δραστικόςαναστολέας της μεταφοράς ηλεκτρονίων από το σύμπλοκο Iστο σύμπλοκο III).

Μετά από επώαση του μιτοχονδριακού παρασκευάσματος τόσο το NADHόσο και το FADH 2 θα επανοξειδωθούν, μετατρεπόμενα δηλαδή σε NAD + καιFAD. Στην περίπτωση που στο παρασκεύασμα προστεθεί και ρετενόνη, ηεπανοξείδωση του NADH θα ανασταλεί, ενώ η επανοξείδωση του FADH 2 θαπροχωρήσει κανονικά.12. Υπολογίστε ποια είναι η απόδοση σε ΑΤΡ, όταν το πυροσταφυλικόοξειδώνεται σε C0 2 από ένα ομοιογενές παρασκεύασμα ηπατικώνκυττάρων.Αφού το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε C0 2 , οξειδώνεται δηλαδή πλήρως,πρόκειται προφανώς για αερόβιο μεταβολισμό. Κατά συνέπεια η πορείαπου θα ακολουθηθεί είναι:(1) πυροσταφυλικό + CoA + NAD + • ακετυλσ-CoA + NADH(2) ακετυλσ-CoA κύκλος 2 C0 2 + CoAκιτρικού οξέοςΑπό την αντίδραση (1) παράγεται I NADH, επομένως 3 ΑΤΡ καιαπό την αντίδραση (2) παράγονται12 ΑΤΡΣυνολικά 15 ΑΤΡ13. Η στενή σύνδεση ανάμεσα στην αναπνευστική αλυσίδα και τη φωσφορυλίωσητου ΑΤΡ διακόπτεται με την προσθήκη ορισμένων ουσιών,όπως η δινιτροφαινόλη. Ποια, κατά τη γνώμη σας, θα είναι ησυνέπεια της χορήγησης δινιτροφαινόλης σε έναν οργανισμό;Η αναπνευστική αλυσίδα και η φωσφορυλίωση του ΑΤΡ συνδέονται αδιάρρηκταμεταξύ τους και αποτελούν κεντρική μεταβολική διεργασία του οργανισμού,μέσω της οποίας επανοξειδώνονται τα ανηγμένα συνένζυμα και παράγεταιενέργεια. Κατά συνέπεια η ρήξη της σύνδεσης αυτής με την προσθήκητης δινιτροφαινόλης έχει ως αποτέλεσμα το θάνατο του οργανισμού.

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 1 1ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΡΩΤΕΪΝΩΝI. Συμπληρώστε τα κενά στον παρακάτω πίνακα:πρωτεολυτικά ένζυμαπεπτικά ένζυμαεξωκυτταρικές πρωτεάσεςενδοκυτταρικές πρωτεάσεςεντοπισμόςγαστρεντερικός σωλήναςαίμαλυσοσώματακυτταρόπλασμαβιολογική λειτουργίαπέψη πρωτεΐνης τροφήςπήξη αίματοςεν μέρει γνωστή2. Τι είναι τα ζυμογόνα και ποια η βιολογική τους σημασία; Αναφέρετεένα ανάλογο παράδειγμα μίας ορμόνης.Ζυμογόνα ονομάζουμε τις πρόδρομες ανενεργές μορφές των πρωτεολυτικώνενζύμων που συνθέτονται μέσα στα κύτταρα. Τα ζυμογόνα μετατρέπονταισε ενεργά μόρια στα σημεία του οργανισμού όπου δρουν. Η βιολογικήσημασία του φαινομένου αυτού είναι η αποφυγή της δημιουργίας ενεργώνενζύμων μέσα στο κύτταρο, γεγονός που θα είχε ως αποτέλεσμα τη διάσπασητου ίδιου του κυττάρου.Ανάλογο παράδειγμα σύνθεσης ανενεργού μορίου και μετατροπής του σεενεργό στο σημείο δράσης του αποτελεί η σύνθεση της προϊνσουλίνης και ημετατροπή της σε ινσουλίνη στα κύτταρα - στόχους.3. Η κυστεαμίνη αποτελεί βασικό δομικό συστατικό του συνενζυμου Α.Με ποιο τρόπο σχηματίζει το κύτταρο την ουσία αυτή;Η κυστεαμίνη σχηματίζεται με αντίδραση αποκαρβοξυλίωσης της κυστεΐνης.

4. Συμπληρώστε τις ομάδες που λείπουν (πλαίσια) στις ενώσεις πουσυμμετέχουν στην παρακάτω αντίδραση τρανσαμίνωσης:ΝΗ 2 Ο Ο ΝΗ 2I II II IΗ - C - COO" + C - COO-* • C - COO" + Η - C - COO"I I I ICH 3 CH 2 CH 2 COOH CH 3 CH 3 CH2COOH5. Με ποιο τρόπο ρυθμίζεται η δραστικότητα του ενζύμου αφυδρογονάσητου γλουταμινικού οξέος; Ποια η φυσιολογική σημασία της ρύθμισηςαυτής;Η αφυδρογονάση του γλουταμινικού οξέος αναστέλλεται αλλοστερικόαπό το ΑΤΡ και ενεργοποιείται από το ADP. Η δράση του ενζύμου αυτούρυθμίζεται ανάλογα με τις ενεργειακές ανάγκες του κυττάρου. Όταν στοκύτταρο υπάρχει έλλειψη ΑΤΡ, επιτυγχάνεται η οξείδωση των αμινοξέων,ενώ, όταν υπάρχει περίσσεια ΑΤΡ, αναστέλλεται η οξείδωση των αμινοξέων.6. Έχουν διαγνωστεί ανωμαλίες κατά τις οποίες υπάρχει μερική ανεπάρκειαενζύμων του κύκλου της ουρίας. Στις καταστάσεις αυτές το επίπεδοτων ιόντων ΝΗ +4 είναι υψηλό (υπεραμμωνιαιμία). Αυτό έχει ωςαποτέλεσμα την πρόκληση διανοητικής καθυστέρησης, λήθαργου καιεμετών. Τι διαιτολόγιο θα προτείνατε στα άτομα που φέρουν τις μεταβολικέςαυτές ανωμαλίες;Η υπεραμμωνιαιμία οφείλεται σε αύξηση του επιπέδου των ιόντων ΝΗ 4+λόγω της ανεπαρκούς λειτουργίας του κύκλου της ουρίας, μέσω του οποίουαποβάλλονται τα ΝΗΛ Τα συμπτώματα της κατάστασης αυτής υποχωρούν,όταν το διαιτολόγιο των ατόμων αυτών είναι φτωχό σε πρωτεϊνούχες τροφές,όπως κρέας, ψάρι, αβγό, γαλακτοκομικά προϊόντα κ.ά.7. Με ποιο τρόπο ο οργανισμός μας καλύπτει τις ανάγκες του εγκεφάλουσε γλυκόζη, όταν σε μία περίοδο δίαιτας μερικών ημερών το διαιτολόγιομας είναι πλούσιο σε πρωτεΐνες και φτωχό σε υδατάνθρακεςκαι λίπη;Όταν το διαιτολόγιο μας είναι φτωχό σε υδατάνθρακες και λίπη και πλούσιοσε πρωτεΐνες, ο οργανισμός προμηθεύεται την απαραίτητη ποσότηταγλυκόζης μέσω της γλυκονεογένεσης. Αξιοποιεί δηλαδή τους ανθρακικούς

σκελετούς των γλυκοπλαστικών αμινοξέων για τη σύνθεση της απαραίτητηςποσότητας της γλυκόζης.8. Σχολιάστε την άποψη ότι μπορούμε να τρώμε καθημερινά όση ποσότηταπρωτεϊνών θέλουμε, αρκεί να στερούμαστε τα λίπη και τουςυδατάνθρακες, και όμως να μην παχαίνουμε.Η άποψη αυτή είναι λανθασμένη, γιατί η υπερβολική κατανάλωση πρωτεϊνώνοδηγεί στη σύνθεση γλυκόζης πέρα από αυτήν που απαιτείται για τηνκάλυψη των αναγκών του οργανισμού. Έτσι η περίσσεια της γλυκόζης εναποθηκεύεταιμε τη μορφή λίπους.9. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τις ημερήσιες ανάγκες σε πρωτείνεςανά Kg βάρους σώματος σε συνάρτηση με την ηλικία. Πώς σχολιάζετετις διαφορές που παρατηρούνται;Ηλικία (έτη)θ-0,50,5-11-67-1415-1819 και άνωΠρωτεΐνες (gr/Kg βάρους)2,191,671,210,990,90,88Από τον πίνακα φαίνεται ότι οι ημερήσιες ανάγκες του οργανισμού σεπρωτείνες είναι κατά πολύ μεγαλύτερες στα βρέφη από ό,τι στα παιδιά,στους εφήβους και στους ενηλίκους. Αυτό οφείλεται στο ότι οι ομάδες αυτέςαποτελούν αναπτυσσόμενους οργανισμούς, πρέπει δηλαδή να αυξήσουν τημάζα των ιστών του ανθρώπινου σώματος, σημαντικό ποσοστό της οποίας είναιπρωτεϊνικής φύσης.

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 12ΛΙΠΗI. Σε ποια χημική κατηγορία ανήκουν τα λίπη;Από χημική άποψη τα λίπη ανήκουν στους εστέρες. Συγκεκριμένα, τα λίπηείναι εστέρες της γλυκερόλης με διάφορα λιπαρά οξέα.Η γλυκερόλη, ως τρισθενής αλκοόλη που είναι, μπορεί να εστεροποιήσειένα ή δύο ή και τα τρία ΟΗ, σχηματίζοντας μονοεστέρες, διεστέρες και τριεστέρεςαντίστοιχα. Οι ενώσεις που προκύπτουν ονομάζονται μονογλυκερίδια,διγλυκερίδια και τριγλυκερίδια αντίστοιχα.CH 2 OHHOOCRiCH 2 OOCR,CHOHIch 2 ohΓλυκερόληHOOCR 2 —HOOCR3Λιπαρά οξέα-• CHOOCR 2 + 3 H 2 0CH 2 OOCR 3Τριγλυκερίδιο2. Ποια η κύρια χημική ιδιότητα των λιπών; Πώς αυτή εκδηλώνεται στονανθρώπινο οργανισμό;Από τις χημικές ιδιότητες των λιπών μεγάλο βιοχημικό ενδιαφέρον παρουσιάζειη υδρόλυση. Η υδρόλυση στον οργανισμό πραγματοποιείται με τηβοήθεια ενζύμων, όπως είναι οι λιπάσες.3. Τι είναι οι λιπάσες;Οι λιπάσες είναι ένζυμα που καταλύουν τη διάσπαση των λιπών.4. Ποιος είναι ο κύριος ρόλος των λιπών στον οργανισμό; Ποιους άλλουςδευτερεύοντες ρόλους επιτελούν;

Στα θηλαστικά η κύρια περιοχή συσσώρευσης των λιπών είναι το κυτταρόπλασματων λιποκυττάρων. Στα κύτταρα αυτά σταγονίδια λίπους συνενώνονται,για να σχηματίσουν ένα μεγάλο σφαιρίδιο, το οποίο καταλαμβάνει τονπερισσότερο όγκο του κυττάρου. Τα κύτταρα του λιπώδους ιστού είναι εξειδικευμέναγια τη σύνθεση και αποθήκευση των τριγλυκεριδίων και για την κινητοποίησήτους σε καύσιμα μόρια, τα οποία μεταφέρονται στους άλλουςιστούς με το αίμα.Τα λίπη αποτελούν αποθήκες πολύ συμπυκνωμένης μεταβολικής ενέργειας.Η ενεργειακή απόδοση από την πλήρη οξείδωση λιπαρών οξέων είναι 9Kcal/g, σε αντίθεση με τα 4 Kcal/g των υδατανθράκων και των πρωτεϊνών. Λόγωαυτής της μεγάλης διαφοράς σε θερμιδική απόδοση τα τριγλυκερίδια επελέγησανκατά την εξέλιξη ως κύρια αποθήκη ενέργειας. Εάν η ποσότηταενέργειας που βρίσκεται αποθηκευμένη σε 11 Kg λίπους ενός άνδρα, βάρους70 Kg, αποθηκευόταν με τη μορφή γλυκογόνου, το συνολικό βάρος του θαήταν μεγαλύτερο κατά 55 Kg.Ο ρόλος των λιπών όμως δεν εξαντλείται στα παραπάνω, αλλά επιπλέον:• Τα λίπη παίζουν ρόλο προστατευτικού μανδύα διάφορων ευαίσθητων οργάνων,καλύπτοντας τα όργανα αυτά.• Η ύπαρξη των λιπών στα τρόφιμα συντελεί αποφασιστικά στη βελτίωσητης γεύσης και στη δημιουργία αισθήματος κορεσμού, ενώ βοηθά καιστην καλύτερη λειτουργία του εντέρου.5. Ποιες είναι οι κυριότερες κατηγορίες σύνθετων λιπιδίων; Αναφέρετετο βιολογικό ρόλο κάθε κατηγορίας.Τα λίπη ανήκουν στην ευρύτερη κατηγορία των λιπιδίων. Τα λιπίδια είναιμία ετερογενής ομάδα χημικών ενώσεων. Έχουν την κοινή ιδιότητα να είναισχετικά αδιάλυτα στο νερό και διαλυτά σε μη πολικούς διαλύτες, όπως ο αιθέραςκαι το χλωροφόρμιο.Τα λιπίδια μπορούν να ταξινομηθούν σε απλά και σε σύνθετα λιπίδια. Τααπλά λιπίδια είναι εστέρες λιπαρών οξέων με διάφορες αλκοόλες. Περιλαμβάνουντα λίπη, που είναι εστέρες της γλυκερόλης με λιπαρά οξέα, και τους κηρούς,που είναι εστέρες αλκοολών υψηλού μοριακού βάρους με λιπαρά οξέα. Τασύνθετα λιπίδια είναι εστέρες λιπαρών οξέων που εκτός από την αλκοόλη και τολιπαρό οξύ περιλαμβάνουν και άλλες ομάδες. Ανάλογα με τη φύση των ομάδωναυτών διακρίνονται σε: φωσφολιπίδια (περιέχουν φωσφορικό οξύ), γλυκολιπίδια(περιέχουν υδατάνθρακες) και λιποπρωτεΐνες (περιέχουν πρωτεΐνες). Τα φωσφολιπίδιααποτελούν βασική δομική μονάδα των βιολογικών μεμβρανών και συμμετέχουνστις διεργασίες που γίνονται μέσω αυτών. Τα γλυκολιπίδια απαντούν σειδιαίτερα μεγάλη συγκέντρωση στη φαιά ουσία του εγκεφάλου, καθώς επίσηςκαι σε άλλα όργανα, κυρίως στις κυτταρικές επιφάνειες. Παίζουν σημαντικό ρόλοσε λειτουργίες όπως η μεταβίβαση σημάτων και η δέσμευση ιών. Οι λιποπρω-

τεΐνες μεταφέρουν βιολογικά μόρια με σημαντική λειτουργία, όπως η χοληστερόλη,και διάφορες λιποδιαλυτές βιταμίνες (βιταμίνες A, D, Κ, Ε).6. Ποιο από τα παρακάτω λίπη είναι: α. μονογλυκερίδιο, β. διγλυκερίδιο,γ. τριγλυκερίδιο, δ. απλό, ε. μεικτό, στ. κορεσμένο, ζ. ακόρεστο;CH 2 OOCC.SHj, CH* OOCC, 5 H3, CH* OOCCI 5 H3,CHOOCC, 5 H3, CHOOCC, 7 H 3 3 CHOHCH2OOCC15H31 CH.OOCC.5H3, CH2OHI II IIICH 2 OOCC, 5 H 3 I CH 2 OOCC, 7 H33IICHOOCC15H31 CHOOCC L5 H3,IICHjOHCH.OOCCSH;,IVVI. Απλό και κορεσμένο τριγλυκερίδιο.II. Μεικτό και ακόρεστο τριγλυκερίδιο.III. Κορεσμένο μονογλυκερίδιο.IV. Απλό και κορεσμένο διγλυκερίδιο.V. Μεικτό και ακόρεστο τριγλυκερίδιο.7. Αναφέρετε τους μεταβολικούς δρόμους που ακολουθούνται, προκειμένουνα συντεθούν λιπαρά οξέα από γλυκόζη.Κατ' αρχάς η γλυκόζη διασπάται σε πυροσταφυλικό μέσω των αντιδράσεωντης γλυκόλυσης. Στη συνέχεια το πυροσταφυλικό μετατρέπεται σε ακετυλο-CoAμε οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση και τέλος το ακετυλσ-CoA χρησιμοποιείταιως δομικός λίθος για τη σύνθεση των λιπαρών οξέων.8. Συγκρίνετε την οξείδωση και σύνθεση των λιπαρών οξέων ως προς:α. τη θέση του κυττάρου όπου επιτελούνται,β. τα είδη των συνενζύμων που χρησιμοποιούνται,γ. την οργάνωση των ενζύμων.

α. Η β-οξείδωση γίνεται στο εσωτερικό του μιτοχονδρίου, ενώ η σύνθεσητων λιπαρών οξέων στο κυτταρόπλασμα.β. Στη β-οξείδωση συμμετέχουν τα συνένζυμα NAD + και FAD, ενώ στησύνθεση το NADPH.γ. Τα ένζυμα που καταλύουν τη σύνθεση των λιπαρών οξέων είναι οργανωμένασε ένα πολυενζυμικό σύμπλεγμα, που ονομάζεται συνθετάση των λιπαρώνοξέων, ενώ τα ένζυμα της β-οξείδωσης είναι ανεξάρτητα.9. Γνωρίζοντας ότι για την ενεργοποίηση ενός μορίου λιπαρού οξέος καταναλώνονται2 μόρια ΑΤΡ, υπολογίστε πόσα μόρια ΑΤΡ σχηματίζονταικατά την πλήρη οξείδωση του παλμιτικού οξέος. Λίνεται η στοιχειομετρίατης αντίδρασης διάσπασης του παλμιτοϋλο-CoA, όπωςαυτή προκύπτει μετά από 7 διαδοχικούς κύκλους β-οξείδωσης: παλμιτοϋλο-όοΑ+ 7 FAD + 7 NAD + + 7 CoA + 7 Η 2 0 • 8 ακετυλσ-CoA+7 FADH 2 + 7 NADH + 7 Η +Από την αντίδραση αυτή προκύπτουν: 8 ακετυλο-CoA, 7 FADH 2 και 7NADH. Γνωρίζοντας ότι από τη διάσπαση ενός μορίου ακετυλσ-CoA μέσωτων αντιδράσεων του κύκλου του κιτρικού οξέος, σχηματίζονται τελικά 12μόρια ΑΤΡ, έχουμε:• από 8 ακετυλσ-CoA παράγονται 8 χ 12 = 96 ΑΤΡ• από τα 7 FADH 2 παράγονται 7x2= 14 ΑΤΡ• από τα 7 NADH παράγονται 7x3 =21 ΑΤΡΣύνολο 131 ΑΤΡΕάν από αυτά αφαιρέσουμε 2 μόρια ΑΤΡ, που καταναλώνονται για τηνενεργοποίηση του παλμιτικού οξέος, θα έχουμε τελικά από την πλήρη οξείδωσηενός μορίου παλμιτικού οξέος τη δημιουργία 129 μορίων ΑΤΡ.

ΚΕΦΑΛΑΊΟ 13ΟΡΜΟΝΕΣI. Σημειώστε σωστό (Σ) ή λάθος (Λ) σε καθεμιά από τις προτάσεις πουακολουθούν.Οι ορμόνες:α. Παράγονται από ειδικούς αδένες.β. Επενεργούν στον τόπο όπου συντίθενται.γ. Ρυθμίζουν το μεταβολισμό.δ. Αναγνωρίζουν τους υποδοχείς τους.ε. Προσλαμβάνονται με την τροφή.(α)-(Σ), (β)-(Λ), (γ)-(Σ), (δ)-(Σ), (ε)-(Λ).2. Αναφέρετε τις κατηγορίες στις οποίες ταξινομούνται οι ορμόνες μεβάση τη χημική τους φύση. Δώστε από ένα παράδειγμα.Με βάση τη χημική τους φύση οι ορμόνες διακρίνονται σε:α) στεροειδείς ορμόνες, π.χ. τεστοστερόνη,β) πεπτιδορμόνες και πρωτεορμόνες, π.χ. ινσουλίνη,γ) ορμόνες προερχόμενες από αμινοξέα, π.χ. θυροξίνη.3. Εξηγήστε τους όρους: ορμονοϋποδοχέας, κύτταρο - στόχος, ορμονικήδιαταραχή.Οι ορμονοϋποδοχείς είναι ειδικές πρωτεΐνες που βρίσκονται στη μεμβράνηή στο εσωτερικό των κυττάρων - στόχων και δεσμεύουν με απόλυτη εξειδίκευσητις ορμόνες.Κύτταρο - στόχος ονομάζεται το κύτταρο όπου δρα η ορμόνη.Ως ορμονική διαταραχή χαρακτηρίζεται η κατάσταση εκείνη κατά τηνοποία παρατηρείται υπερπαραγωγή ή μειωμένη παραγωγή μιας ορμόνης καιέχει συνήθως ως αποτέλεσμα την εμφάνιση κλινικών συμπτωμάτων.

4. Εξηγήστε πώς δρουν οι στεροειδείς και πώς οι πεπτιδικές ορμόνες.Βλέπε παράγραφο 13.2.5. Τι γνωρίζετε για το σακχαρώδη διαβήτη;Βλέπε παράγραφο 13.2.6. Αντιστοιχίστε τις παρακάτω ορμόνες με τις δράσεις τους:1. κορτιζόλη2. αδρεναλίνη3. αυξητική ορμόνη4. ινσουλίνη5. θυροξίνη6. γλυκαγόνηα. προκαλεί αύξηση του ρυθμού του μεταβολισμούβ. δρα ως ανταγωνιστής της ινσουλίνηςγ. προκαλεί τη διάσπαση του γλυκογόνου στο ήπαρδ. προκαλεί μερική αναστροφή της μεταβολικής ενέργειαςε. προσαρμόζει το μεταβολισμό σε καταστάσεις ασιτίαςστ. προάγει την αξιοποίηση της γλυκόζης(Ι)-(ε), (2)-(γ), (3)-(δ), (4)-(στ), (5)-(α), (6)-(β).ΕΚΔΟΣΗ Β' 2000 - ΑΝΤΙΤΥΠΑ 32.000 - ΑΡ. ΣΥΜΒΑΣΗΣ 6987 18-2-2000ΕΚΤΥΠΩΣΗ: Ζ. ΑΝΤΩΝΑΚΟΥΔΗΣ - ΒΙΒΛΙΟΔΕΣΙΑ: ΑΦΟΙ ΤΣΑΚΙΡΗ Α Ε.