Λύσεις — Κεφάλαιο 2 (Ερωτήσεις σελ. 27-28) – ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΖΩΝΤΑΝΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΖΩΝΤΑΝΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Γ΄ ΕΠΑΛ ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΖΩΝΤΑΝΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — Κεφάλαιο 2 (Ερωτήσεις σελ. 27-28) – ΧΗΜΕΙΑ ΚΑΙ ΖΩΝΤΑΝΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 2 (Ερωτήσεις σελ. 27-28)

Απαντήσεις στις 16 ερωτήσεις του κεφαλαίου 2 (κλειστές ελεγμένες με το Παράρτημα του βιβλίου).

Ερώτηση 1 — Ουσία με τη μεγαλύτερη περιεκτικότητα (πολλαπλής επιλογής)

Ερώτηση: Η ουσία ή οι ουσίες με τη μεγαλύτερη % w/v περιεκτικότητα στο κύτταρο είναι: α. οι πρωτεΐνες β. το νερό γ. τα διάφορα μακρομόρια δ. τα διάφορα ανόργανα άλατα

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: β. το νερό (Παράρτημα σελ. 38: 1. β). Από τον Πίνακα 1 (χημική σύσταση βακτηρίου, σελ. 9): νερό 70 % w/w, μακρομόρια (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, πολυσακχαρίτες) 22 %, σάκχαρα 3 %, λιπίδια 2 %, ανόργανα άλατα 1 %, αμινοξέα 0,4 %, νουκλεοτίδια 0,4 %. «Η πρώτη μας διαπίστωση είναι ότι το νερό αποτελεί το κυρίαρχο συστατικό του κυττάρου (70 % κ.β.). Έτσι, τα περισσότερα από τα άλλα συστατικά του κυττάρου βρίσκονται μέσα σε υδατικό περιβάλλον.» Τα μακρομόρια (γ) είναι το δεύτερο σε αναλογία είδος μορίων· οι πρωτεΐνες (α) είναι μέρος τους· τα άλατα (δ) μόλις 1 %.

Σύνοψη: (ενδεικτική) β. το νερό — 70 % κ.β. του κυττάρου (μακρομόρια 22 %, άλατα 1 %).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πολλαπλής επιλογής — Παράρτημα: β.

Ερώτηση 2 — Διπολικότητα του νερού

Ερώτηση: Πώς δικαιολογείται η διπολικότητα του μορίου του νερού;

Απάντηση:

Το μόριο του νερού αποτελείται από ένα άτομο οξυγόνου συνδεδεμένο με ομοιοπολικούς δεσμούς με δύο άτομα υδρογόνου (σελ. 11). Το οξυγόνο χαρακτηρίζεται από πολύ μεγάλη ηλεκτραρνητικότητα σε σχέση με το υδρογόνο και έτσι έλκει προς το μέρος του τα ζεύγη ηλεκτρονίων που αποτελούν τους δεσμούς O–H. Ως αποτέλεσμα, η πλευρά στην οποία βρίσκεται το οξυγόνο φορτίζεται αρνητικά, ενώ η πλευρά στην οποία βρίσκονται τα υδρογόνα φορτίζεται θετικά (Εικόνα 2.1). Έτσι το μόριο εμφανίζει πόλους και συμπεριφέρεται σαν ηλεκτρικό δίπολο. Συνέπεια της διπολικότητας είναι η ανάπτυξη δεσμών υδρογόνου μεταξύ γειτονικών μορίων (O του ενός – H του άλλου), από τους οποίους προκύπτουν η συνεκτικότητα, η μεγάλη θερμοχωρητικότητα και η μεγάλη διαλυτική ικανότητα του νερού.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το O είναι πολύ πιο ηλεκτραρνητικό από το H και έλκει τα ζεύγη ηλεκτρονίων των δεσμών O–H → πλευρά O αρνητική, πλευρά H θετική → ηλεκτρικό δίπολο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Δεσμός υδρογόνου (πολλαπλής επιλογής)

Ερώτηση: Ο δεσμός υδρογόνου στο νερό σχηματίζεται με έλξη μεταξύ α. των οξυγόνων δύο γειτονικών μορίων νερού β. των υδρογόνων δύο γειτονικών μορίων νερού γ. μεταξύ του οξυγόνου ενός μορίου και του υδρογόνου του γειτονικού μορίου δ. μεταξύ των υδρογόνων του ίδιου μορίου νερού

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: γ (Παράρτημα: 3. γ). «Η διπολική φύση του μορίου του νερού έχει σαν συνέπεια την ανάπτυξη ηλεκτροστατικής έλξης, μεταξύ του οξυγόνου ενός μορίου και του υδρογόνου ενός γειτονικού μορίου. Αυτή η ηλεκτροστατική έλξη φέρνει το ένα μόριο νερού κοντά στο άλλο και αποτελεί ένα δεσμό υδρογόνου» (σελ. 11). Ο δεσμός σχηματίζεται μεταξύ αντίθετα φορτισμένων πόλων — της αρνητικής πλευράς (O) του ενός μορίου και της θετικής (H) του άλλου· έλξη O–O (α) ή H–H (β) είναι αδύνατη (ομώνυμα φορτία), και τα H του ίδιου μορίου (δ) συνδέονται με το O με ομοιοπολικούς δεσμούς. Οι δεσμοί υδρογόνου είναι πολύ ασθενέστεροι από τους ομοιοπολικούς-ετεροπολικούς, αλλά κάθε μόριο νερού σχηματίζει 3-4 τέτοιους δεσμούς, δημιουργώντας πλέγμα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) γ — έλξη μεταξύ του O (αρνητικός πόλος) ενός μορίου και του H (θετικός πόλος) του γειτονικού.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πολλαπλής επιλογής — Παράρτημα: γ.

Ερώτηση 4 — Θερμοχωρητικότητα του νερού

Ερώτηση: Πώς δικαιολογείται η μεγάλη θερμοχωρητικότητα του νερού;

Απάντηση:

Οι δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μορίων του νερού δημιουργούν ένα πλέγμα που εκτείνεται σε όλη τη μάζα του και του δίνει συνεκτικότητα (σελ. 12). Εάν θερμανθεί μια ορισμένη μάζα νερού, ένα σημαντικό ποσό της προσφερόμενης θερμότητας θα καταναλωθεί για να «χαλαρώσει» το πλέγμα των δεσμών υδρογόνου, ενώ μόνο το υπόλοιπο θα χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της μέσης ταχύτητας των μορίων, δηλαδή για την αύξηση της θερμοκρασίας. Άρα απαιτείται σχετικά μεγάλο ποσό θερμότητας για να μεταβληθεί η θερμοκρασία του νερού — το νερό έχει μεγάλη θερμοχωρητικότητα. Βιολογική σημασία: χάρη σε αυτήν η θερμοκρασία του κυττάρου παραμένει περίπου σταθερή (~37 °C), παρόλο που στο εσωτερικό του παράγονται ή καταναλώνονται μεγάλα ποσά θερμότητας από τις πολλές εξώθερμες-ενδόθερμες αντιδράσεις· η σταθερή θερμοκρασία εξασφαλίζει σταθερότητα στη δομή και τις λειτουργίες του.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μεγάλο μέρος της θερμότητας καταναλώνεται για να χαλαρώσει το πλέγμα των δεσμών υδρογόνου και μόνο το υπόλοιπο ανεβάζει τη θερμοκρασία → χρειάζεται πολλή θερμότητα για μεταβολή θερμοκρασίας· έτσι το κύτταρο μένει ~37 °C.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Υδρόφιλες και υδρόφοβες ουσίες

Ερώτηση: Πότε μια ουσία χαρακτηρίζεται ως υδρόφιλη και πότε ως υδρόφοβη;

Απάντηση:

Υδρόφιλη χαρακτηρίζεται μια ουσία όταν τα μόριά της είναι πολικά και μπορούν να αναπτύξουν ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις ή δεσμούς υδρογόνου με τα μόρια του νερού, οπότε διαλύονται στο νερό — π.χ. άλατα, πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες· «το νερό είναι άριστος διαλύτης πολικών μορίων, τα οποία για τον λόγο αυτό ονομάζονται υδρόφιλα μόρια» (σελ. 13). Υδρόφοβη χαρακτηρίζεται μια ουσία όταν τα μόριά της δεν είναι πολικά, οπότε ο πολικός χαρακτήρας του νερού τα αναγκάζει να «απομακρυνθούν» από το περιβάλλον του και να αποφύγουν την επαφή μαζί του — δεν διαλύονται (π.χ. λάδι, λίπη, λιπαρές αλυσίδες)· τα υδρόφοβα μόρια δέχονται απώσεις από παντού, πλησιάζουν μεταξύ τους και σχηματίζουν σφαιρίδια· οι δυνάμεις αυτές ονομάζονται υδρόφοβοι δεσμοί και έχουν μεγάλη βιολογική σημασία (σταθερότητα μεμβρανών-οργανιδίων, συμπεριφορά φωσφολιπιδίων). Στην Περίληψη: «ανάλογα με τη συμπεριφορά τους ως προς τη διάλυσή τους ή όχι στο νερό οι διάφορες ουσίες διαχωρίζονται σε υδρόφιλες και υδρόφοβες αντίστοιχα».

Σύνοψη: (ενδεικτική) Υδρόφιλη = πολική ουσία που αλληλεπιδρά με το νερό (δεσμοί H, ηλεκτροστατικές έλξεις) και διαλύεται· υδρόφοβη = μη πολική, απωθείται από το νερό και δεν διαλύεται (υδρόφοβοι δεσμοί).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 6 — Σωστό ή Λάθος

Ερώτηση: Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λάθος (Λ); α. Στο μόριο του νερού η πλευρά του μορίου προς την οποία εκτείνεται το οξυγόνο είναι αρνητικά φορτισμένη. β. Σε μια ποσότητα νερού, κάθε μόριο νερού είναι συνδεδεμένο με δεσμούς υδρογόνου μόνο με ένα άλλο μόριο νερού. γ. Οι ομοιοπολικοί δεσμοί και οι δεσμοί υδρογόνου είναι ισότιμοι από πλευράς ισχύος. δ. Η σχετικά μεγάλη απαίτηση ενέργειας για να χαλαρώσουν οι δεσμοί μεταξύ των μορίων του νερού είναι το αίτιο που το νερό εμφανίζει μεγάλη θερμοχωρητικότητα. ε. Το υδρόφιλα μόρια γενικά δεν εμφανίζουν πολικότητα. στ. Ιχνοστοιχεία καλούνται τα στοιχεία που βρίσκονται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις μέσα στα κύτταρα.

Απάντηση:

Παράρτημα σελ. 38: 6. Σ, Λ, Λ, Σ, Λ, Σ.
α. Σωστό — το O έλκει τα ηλεκτρόνια των δεσμών O–H και η πλευρά του φορτίζεται αρνητικά (σελ. 11).
β. Λάθος — κάθε μόριο νερού μπορεί να σχηματίσει δεσμούς υδρογόνου με άλλα τρία ή τέσσερα μόρια νερού, δημιουργώντας πλέγμα (σελ. 12).
γ. Λάθος — οι δεσμοί υδρογόνου είναι πολύ πιο ασθενείς από τους ομοιοπολικούς ή ετεροπολικούς δεσμούς (σελ. 11).
δ. Σωστό — σημαντικό ποσό θερμότητας καταναλώνεται για να χαλαρώσει το πλέγμα των δεσμών υδρογόνου, γι' αυτό απαιτείται μεγάλο ποσό θερμότητας για μεταβολή της θερμοκρασίας (σελ. 12).
ε. Λάθος — τα υδρόφιλα μόρια είναι ακριβώς τα πολικά μόρια, που διαλύονται στο νερό (σελ. 13).
στ. Σωστό — τα ιόντα πολλών στοιχείων (κυρίως μετάλλων) που βρίσκονται σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις στο κύτταρο αποτελούν τα ιχνοστοιχεία (σελ. 14).

Σύνοψη: (ενδεικτική) α Σ, β Λ (3-4 μόρια), γ Λ (οι δεσμοί H πολύ ασθενέστεροι), δ Σ, ε Λ (τα υδρόφιλα είναι πολικά), στ Σ.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σ/Λ — Παράρτημα: Σ, Λ, Λ, Σ, Λ, Σ.

Ερώτηση 7 — Γενικός τύπος και κατηγορίες αμινοξέων

Ερώτηση: Ποιος ο γενικός συντακτικός τύπος των αμινοξέων; Σε ποιες κατηγορίες διακρίνονται τα αμινοξέα ανάλογα την φύση της πλευρικής τους αλυσίδας;

Απάντηση:

Γενικός συντακτικός τύπος (σελ. 15): τα αμινοξέα είναι οργανικές ενώσεις με διττή φύση — ταυτόχρονα αμίνες και οργανικά οξέα — και αποτελούνται από ένα κεντρικό άτομο άνθρακα στο οποίο συνδέονται: 1. μια ομάδα με βασικό χαρακτήρα, η αμινομάδα (–NH₂)· 2. μια ομάδα με όξινο χαρακτήρα, το καρβοξύλιο (–COOH)· 3. ένα άτομο υδρογόνου και 4. μια ομάδα R (πλευρική αλυσίδα ή πλευρική ομάδα):

        H
        |
 H2N — C — COOH
        |
        R

Τα διάφορα αμινοξέα διαφέρουν μεταξύ τους μόνο ως προς την πλευρική αλυσίδα R. Κατηγορίες ανάλογα με τη φύση της R (σελ. 16): • τα υδρόφοβα, που έχουν υδρόφοβες (μη πολικές) ομάδες R, και • τα υδρόφιλα, που έχουν υδρόφιλες (πολικές) ομάδες R. Από τα > 170 αμινοξέα της φύσης, 20 είναι συστατικά των πρωτεϊνών· 8 από αυτά είναι απαραίτητα (λαμβάνονται με την τροφή).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κεντρικός C με –NH₂ (αμινομάδα, βασική), –COOH (καρβοξύλιο, όξινο), –H και πλευρική ομάδα R· ανάλογα με τη φύση της R: υδρόφοβα και υδρόφιλα αμινοξέα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 8 — Διπεπτίδιο γλυκίνης

Ερώτηση: Δύο αμινοξέα με χημικό τύπο Η2Ν-CH2-COOH (γλυκίνη) συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζοντας ένα διπεπτίδιο. α) Πώς ονομάζεται ο δεσμός, που συνδέει μεταξύ τους τις δύο γλυκίνες; β) Ποιος είναι ο χημικός τύπος του διπεπτιδίου που σχηματίζεται;

Απάντηση:

α) Ο δεσμός που συνδέει τα δύο αμινοξέα ονομάζεται πεπτιδικός δεσμός (Παράρτημα: 8α). Σχηματίζεται με αντίδραση της αμινομάδας του ενός μορίου με το καρβοξύλιο του άλλου, με αποβολή ενός μορίου νερού και δημιουργία ομοιοπολικού δεσμού –CO–NH– (σελ. 17).
β) Χημικός τύπος του διπεπτιδίου (γλυκυλ-γλυκίνη):

H2N–CH2–COOH + H2N–CH2–COOH → H2N–CH2–CO–NH–CH2–COOH + H2O

δηλαδή H2N-CH2-CO-HN-CH2-COOH (Παράρτημα: 8β). Το διπεπτίδιο διατηρεί στα δύο άκρα του ελεύθερη αμινομάδα και ελεύθερο καρβοξύλιο, ώστε η αντίδραση να μπορεί να επαναληφθεί και να σχηματιστούν τριπεπτίδιο, τετραπεπτίδιο κ.ο.κ. — πολυπεπτιδική αλυσίδα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) α) Πεπτιδικός δεσμός (–CO–NH–, από αμινομάδα + καρβοξύλιο με αποβολή H₂O)· β) H2N-CH2-CO-NH-CH2-COOH.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 9 — Μονοσακχαρίτες και ταξινόμηση

Ερώτηση: Τι είναι οι μονοσακχαρίτες και με ποιους τρόπους τους ταξινομούμε;

Απάντηση:

Οι μονοσακχαρίτες είναι οι απλούστεροι υδατάνθρακες, πολύ διαδεδομένοι στη φύση: άχρωμες, υδατοδιαλυτές, κρυσταλλικές ενώσεις, οι περισσότερες με γλυκιά γεύση. Χημικά είναι πολυ-υδροξυ-αλδεΰδες ή πολυ-υδροξυ-κετόνες με τρία ως οκτώ άτομα άνθρακα — περιέχουν δηλαδή αλδεϋδομάδα ή κετονομάδα και πολλές υδροξυλομάδες· τα ονόματά τους είναι εμπειρικά, με κατάληξη -όζη (σελ. 19). Ταξινόμηση με δύο κριτήρια (σελ. 20): 1. Από τον αριθμό των ατόμων άνθρακα — 3 C τριόζη, 4 C τετρόζη, 5 C πεντόζη, 6 C εξόζη κ.ο.κ. 2. Από το αν περιέχουν αλδεϋδομάδα ή κετονομάδα — αλδόζη ή κετόζη. Συνδυάζοντας τα δύο: η ριβόζη είναι αλδοπεντόζη (αλδεΰδη με 5 C), η γλυκόζη αλδοεξόζη (6 C), η φρουκτόζη κετοεξόζη (κετόνη με 6 C). Τα σάκχαρα εμφανίζονται και με κυκλική μορφή, που σχηματίζεται αυθόρμητα στο νερό. Η πιο σημαντική ιδιότητά τους: αντιδρούν μεταξύ τους (γλυκοζιτικός δεσμός, αποβολή H₂O) σχηματίζοντας δι-, ολιγο- και πολυσακχαρίτες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Άχρωμες, υδατοδιαλυτές, κρυσταλλικές, γλυκές πολυ-υδροξυ-αλδεΰδες ή -κετόνες με 3-8 C (κατάληξη -όζη)· ταξινόμηση (1) κατά αριθμό C (τριόζη, τετρόζη, πεντόζη, εξόζη) και (2) κατά ομάδα (αλδόζη/κετόζη) → π.χ. ριβόζη αλδοπεντόζη, γλυκόζη αλδοεξόζη, φρουκτόζη κετοεξόζη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 10 — Δεσμός δισακχαρίτη (πολλαπλής επιλογής)

Ερώτηση: Ο δεσμός που συνδέει δύο μονοσακχαρίτες για την δημιουργία ενός δισακχαρίτη ονομάζεται… α. πεπτιδικός β. φωσφοδιεστερικός γ. γλυκοζιτικός δ. εστερικός

Απάντηση:

Σωστή απάντηση: γ. γλυκοζιτικός (Παράρτημα: 10. γ). «Η πιο σημαντική ιδιότητα των μονοσακχαριτών είναι ότι αντιδρούν μεταξύ τους... και σχηματίζουν τους δισακχαρίτες με την αποβολή ενός μορίου νερού, π.χ. η μαλτόζη σχηματίζεται από δύο μόρια γλυκόζης... Ο δεσμός που ενώνει τους δύο μονοσακχαρίτες ονομάζεται γλυκοζιτικός δεσμός» (σελ. 21). Η κοινή ζάχαρη = γλυκόζη + φρουκτόζη· η επανάληψη της αντίδρασης δίνει τρι-, τετρα- και πολυσακχαρίτες (γλυκογόνο, άμυλο, κυτταρίνη — μόρια γλυκόζης με γλυκοζιτικούς δεσμούς). Οι άλλοι: ο πεπτιδικός (α) ενώνει αμινοξέα στις πρωτεΐνες· ο φωσφοδιεστερικός (β) ενώνει νουκλεοτίδια στα νουκλεϊκά οξέα· ο εστερικός (δ) ενώνει λιπαρά οξέα με γλυκερόλη στα τριγλυκερίδια.

Σύνοψη: (ενδεικτική) γ. γλυκοζιτικός — ο δεσμός μεταξύ μονοσακχαριτών (μαλτόζη, ζάχαρη, πολυσακχαρίτες).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πολλαπλής επιλογής — Παράρτημα: γ.

Ερώτηση 11 — Οι δύο μορφές μιας αλδοεξόζης

Ερώτηση: Γράψτε τις δύο μορφές μιας αλδοεξόζης που μπορούν να συνυπάρχουν σε υδατικό διάλυμα.

Απάντηση:

Οι αλδοεξόζες (π.χ. η γλυκόζη, C₆H₁₂O₆) εμφανίζονται σε υδατικό διάλυμα με δύο μορφές που συνυπάρχουν σε ισορροπία (σελ. 20): 1. Την ανοικτή (γραμμική) μορφή — αλυσίδα 6 ατόμων C με αλδεϋδομάδα στον C1 και υδροξύλια (–OH) στους C2-C6:

 C1  CH=O
 C2  H–C–OH
 C3  HO–C–H
 C4  H–C–OH
 C5  H–C–OH
 C6  CH2OH

2. Την κυκλική μορφή — «τα σάκχαρα εμφανίζονται συχνά και με την κυκλική τους μορφή, η οποία σχηματίζεται αυθόρμητα κατά τη διάλυσή τους στο νερό»: το υδροξύλιο του C5 αντιδρά με την αλδεϋδομάδα του C1 και σχηματίζεται εξαμελής δακτύλιος από 5 άτομα C και 1 άτομο O (πυρανόζη), με –OH στους C1, C2, C3, C4 και την ομάδα –CH₂OH (C6) έξω από τον δακτύλιο:

          C6H2OH
           |
       C5 —— O
      /         \
  C4 (OH)      C1 (OH)
      \         /
     C3 (OH) — C2 (OH)

Οι δύο μορφές μετατρέπονται η μία στην άλλη (⇌) και σχηματικά η κυκλική παριστάνεται ως εξάγωνο με το O σε μια κορυφή.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ανοικτή/γραμμική μορφή (αλυσίδα 6 C με CH=O στον C1 και –OH στους υπόλοιπους) ⇌ κυκλική μορφή (εξαμελής δακτύλιος 5 C + 1 O, που σχηματίζεται αυθόρμητα στο νερό με αντίδραση του –OH του C5 με την αλδεϋδομάδα).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 12 — Σημαντικότεροι πολυσακχαρίτες

Ερώτηση: Ποιοι θεωρούνται ως οι σημαντικότεροι πολυσακχαρίτες και ποιος είναι ο βιολογικός τους ρόλος: α) στα φυτά και β) στα ζώα.

Απάντηση:

Οι σημαντικότεροι πολυσακχαρίτες είναι το γλυκογόνο, το άμυλο και η κυτταρίνη — και οι τρεις οικοδομούνται από το ίδιο μονομερές, τη γλυκόζη, αλλά διαφέρουν σε μέγεθος, δομή στον χώρο και βιολογικό ρόλο (σελ. 21-22). α) Στα φυτά: το άμυλο χρησιμεύει ως αποθήκη γλυκόζης (ενέργειας) — αποθηκεύεται στα σπέρματα (δημητριακά) και τους βολβούς (πατάτες)· διασπάται από το ένζυμο αμυλάση (σάλιο, λεπτό έντερο). Η κυτταρίνη (ευθείες αλυσίδες) είναι το δομικό υλικό του κυτταρικού τοιχώματος των φυτικών κυττάρων· είναι η πιο διαδεδομένη οργανική ουσία στη φύση (50 % των οργανικών ενώσεων των φυτών), πολύ ανθεκτική γιατί δεν διασπάται εύκολα — τα ένζυμα διάσπασής της υπάρχουν μόνο σε βακτήρια (π.χ. στομάχι μηρυκαστικών), όχι στον άνθρωπο. β) Στα ζώα: το γλυκογόνο (μεγάλο διακλαδισμένο πολυμερές χιλιάδων μορίων γλυκόζης) χρησιμεύει ως αποθήκη γλυκόζης — στους μύες, όπου υδρολύεται σε γλυκόζη για τις άμεσες ενεργειακές ανάγκες των μυϊκών κυττάρων, και στο ήπαρ, όπου αποδίδει γλυκόζη για τη διατήρηση σταθερών επιπέδων σακχάρου στο αίμα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Γλυκογόνο, άμυλο, κυτταρίνη (όλα από γλυκόζη). Φυτά: άμυλο = αποθήκη γλυκόζης (σπέρματα, βολβοί), κυτταρίνη = δομικό υλικό κυτταρικού τοιχώματος. Ζώα: γλυκογόνο = αποθήκη γλυκόζης στους μύες (άμεση ενέργεια) και στο ήπαρ (σταθερό σάκχαρο αίματος).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 13 — Νουκλεϊκά οξέα και μονομερή τους

Ερώτηση: Ποια είναι τα ποιο γνωστά νουκλεϊκά οξέα και πώς ονομάζονται τα μονομερή που τα συνθέτουν;

Απάντηση:

Τα δύο γνωστά νουκλεϊκά οξέα είναι το DNA και το RNA και τα μονομερή τους ονομάζονται νουκλεοτίδια (Παράρτημα: 13). «Από χημική άποψη, τα νουκλεϊκά οξέα είναι πολυμερή με δομικές μονάδες τα νουκλεοτίδια και συμβάλλουν στη μεταφορά και την έκφραση της γενετικής πληροφορίας» (σελ. 23). Τα νουκλεϊκά οξέα κατέχουν μοναδική θέση ανάμεσα στα μακρομόρια: αποθηκεύουν και μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία — αποτελούν το γενετικό υλικό του κυττάρου· βρίσκονται στον πυρήνα των ευκαρυωτικών και στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών κυττάρων και περιέχουν τις πληροφορίες για τον διπλασιασμό τους, τη σύνθεση άλλων νουκλεϊκών οξέων και τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Το DNA μεταφέρει τη γενετική πληροφορία στους απογόνους και την ενεργοποιεί με τη βοήθεια του RNA δημιουργώντας πρωτεΐνες (Περίληψη).

Σύνοψη: (ενδεικτική) DNA και RNA· μονομερή τα νουκλεοτίδια — αποθηκεύουν και μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 14 — Τριγλυκερίδια

Ερώτηση: Από τι αποτελούνται από χημικής άποψης τα τριγλυκερίδια; Σε ποιες κατηγορίες χωρίζονται και ποια τα χαρακτηριστικά της κάθε κατηγορίας από πλευράς φυσικής κατάστασης στη συνήθη θερμοκρασία;

Απάντηση:

Σύσταση: τα τριγλυκερίδια ή ουδέτερα λίπη σχηματίζονται με την ένωση τριών λιπαρών οξέων στο μόριο της γλυκερόλης, μιας πολυαλκοόλης με τρία υδροξύλια (εστερικοί δεσμοί, με αποβολή 3 H₂O) (σελ. 23). Τα λιπαρά οξέα είναι οργανικά οξέα με 12-24 άτομα άνθρακα — μακριές υδρόφοβες αλυσίδες· γι' αυτό τα ουδέτερα λίπη είναι υδρόφοβα και δεν διαλύονται καθόλου στο νερό. Κατηγορίες ανάλογα με τη φύση των λιπαρών οξέων: 1. Ακόρεστα — τα λιπαρά οξέα έχουν διπλούς δεσμούς· είναι συχνότερα στα φυτά και συνήθως υγρά στη συνήθη θερμοκρασία (ελαιόλαδο, σπορέλαια), γιατί οι διπλοί δεσμοί προκαλούν κάμψεις στις ανθρακικές αλυσίδες και το «πακετάρισμα» των μορίων είναι χαλαρό (Εικόνα 2.5). 2. Κορεσμένα — χωρίς διπλούς δεσμούς· συχνότερα στα ζώα, στερεά ή τείνουν να είναι στερεά (βούτυρο), γιατί οι ευθείες αλυσίδες στοιβάζονται πολύ κοντά και το «πακετάρισμα» είναι σφιχτό. Τα λίπη αποδίδουν μεγάλα ποσά ενέργειας κατά την καύση τους και χρησιμεύουν κυρίως για αποθήκευση ενέργειας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Γλυκερόλη + 3 λιπαρά οξέα (12-24 C). Ακόρεστα (διπλοί δεσμοί, κάμψεις, χαλαρό πακετάρισμα): συχνότερα στα φυτά, υγρά (ελαιόλαδο)· κορεσμένα (ευθείες αλυσίδες, σφιχτό πακετάρισμα): συχνότερα στα ζώα, στερεά (βούτυρο).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 15 — Αντιστοίχιση τμημάτων φωσφολιπιδίου

Ερώτηση: Συμπληρώστε με βάση το σχήμα του εικονιζόμενου φωσφολιπιδίου την δεύτερη στήλη του παρακάτω πίνακα αντιστοιχίζοντας το σωστό σύμβολο (γράμμα ή αριθμό) στις δοσμένες ονομασίες των τμημάτων του μολίου.

Απάντηση:

Το σχήμα: αριστερά μια πράσινη σφαίρα (σύμβολο Β) που περιέχει τα σύμβολα 1, 2, 3, και δεξιά δύο μακριές μπλε «ουρές» (σύμβολο Α), η μία από τις οποίες σημειώνεται με το 4. Είναι η δομή του φωσφολιπιδίου της κυτταρικής μεμβράνης (Εικόνα 2.6): γλυκερόλη + δύο λιπαρά οξέα + φωσφορική ομάδα συνδεδεμένη με πολικό μόριο → «το μόριο έχει υδρόφιλη κεφαλή και δύο μακριές υδρόφοβες ανθρακικές αλυσίδες» (σελ. 24). Αντιστοίχιση (Παράρτημα: 15. κατά σειρά Β, Α, 1, 4, 2, 3):

Τμήμα μορίου	Σύμβολο	Εξήγηση
Υδρόφιλη κεφαλή	Β	η πράσινη σφαίρα — πολικό τμήμα (φωσφορικό + πολική ομάδα + γλυκερόλη)
Υδρόφοβη ουρά	Α	οι δύο μπλε ανθρακικές αλυσίδες των λιπαρών οξέων
Πολική ομάδα	1	το εξωτερικό άκρο της κεφαλής (π.χ. χολίνη)
Λιπαρό οξύ	4	μία από τις δύο αλυσίδες της ουράς
Φωσφορικό οξύ	2	η φωσφορική ομάδα, μεταξύ πολικής ομάδας και γλυκερόλης
Γλυκερόλη	3	ο «σκελετός» που συνδέει την κεφαλή με τις δύο ουρές

Σύνοψη: (ενδεικτική) Υδρόφιλη κεφαλή Β, υδρόφοβη ουρά Α, πολική ομάδα 1, λιπαρό οξύ 4, φωσφορικό οξύ 2, γλυκερόλη 3 (Παράρτημα: Β, Α, 1, 4, 2, 3).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Αντιστοίχιση με σχήμα — λύση του βιβλίου.

Ερώτηση 16 — Συμπεριφορά λιπιδίου με υδρόφιλη κεφαλή και υδρόφοβη ουρά

Ερώτηση: Περιγράψτε πως θα «συμπεριφερθεί» μέσα στο νερό ένα λιπιδικό μόριο που διαθέτει υδρόφιλη κεφαλή και υδρόφοβη ουρά.

Απάντηση:

Ένα τέτοιο μόριο (π.χ. φωσφολιπίδιο) έχει διττή συμπεριφορά απέναντι στο νερό: η υδρόφιλη (πολική) κεφαλή έλκεται από τα μόρια του νερού, ενώ η υδρόφοβη ουρά απωθείται από αυτά (σελ. 24-25). 1. Στην επιφάνεια του νερού: τα μόρια παραμένουν στην επιφάνεια και σχηματίζουν μια λεπτή στοιβάδα, στην οποία οι υδρόφιλες κεφαλές βυθίζονται μέσα στο νερό και οι υδρόφοβες ουρές προβάλλουν έξω από την ελεύθερη επιφάνεια. 2. Μέσα στη μάζα του νερού: οι υδρόφοβοι δεσμοί που αναπτύσσονται αναγκάζουν τις ουρές να «κρυφτούν» από το νερό και τα μόρια οργανώνονται αυθόρμητα σε σφαιρικές δομές: μικκύλια (σφαίρα με τις κεφαλές έξω και τις ουρές στο εσωτερικό) και λιπιδικά κυστίδια, τα οποία περιέχουν νερό στο εσωτερικό τους — γι' αυτό τα μόρια σχηματίζουν φωσφολιπιδική διπλοστοιβάδα, με τις υδρόφοβες ουρές στο εσωτερικό της στοιβάδας και τις υδρόφιλες κεφαλές στραμμένες προς το νερό, τόσο εξωτερικά όσο και εσωτερικά (Εικόνα 2.7). Η ιδιότητα αυτή είναι η βάση του σχηματισμού και της λειτουργίας της κυτταρικής μεμβράνης: το κύτταρο, που περιέχει και περιβάλλεται από νερό, προσομοιάζει με λιπιδικό κυστίδιο, με τη διπλοστοιβάδα ως μεμβράνη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η κεφαλή στρέφεται προς το νερό, η ουρά μακριά του: στην επιφάνεια λεπτή στοιβάδα (κεφαλές μέσα, ουρές έξω)· μέσα στο νερό μικκύλια και λιπιδικά κυστίδια με φωσφολιπιδική διπλοστοιβάδα (ουρές στο εσωτερικό, κεφαλές προς το νερό) — η βάση της κυτταρικής μεμβράνης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Επιστροφή στην Ενότητα

Επόμενο Στοιχείο