Κεφάλαιο 3.6 – Χλωροπλάστες-Μιτοχόνδρια, Κυτταρικός σκελετός, Κυτταρικό τοίχωμα – Απαντήσεις – Λύσεις (σελ. 64-73)

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 4 (σελ. 69)

Σημειώστε Σ ή Λ: α) Στο μιτοχόνδριο παράγεται ενέργεια αξιοποιήσιμη από τα κύτταρα. β) Τα πλαστίδια ανήκουν στην ευρύτερη κατηγορία των χλωροπλαστών. γ) Μία κατηγορία ριβοσωμάτων είναι οι αμυλοπλάστες. δ) Το εσωτερικό των χλωροπλαστών είναι ημιρρευστή μάζα και λέγεται στρώμα. ε) Τα υπεροξειδιοσώματα είναι κυστίδια του συμπλέγματος Golgi. στ) Τα κύτταρα που διαθέτουν κυτταρικό τοίχωμα δε διαθέτουν κυτταρική μεμβράνη.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε κάθε πρόταση με βάση τη δομή/λειτουργία χλωροπλαστών, μιτοχονδρίων και κυτταρικού τοιχώματος, προσέχοντας τις αντεστραμμένες σχέσεις κατηγοριών (πλαστίδια/χλωροπλάστες, ριβοσώματα/αμυλοπλάστες).

Λύση:

1. α) Σ — στο μιτοχόνδριο γίνεται η μετατροπή ενέργειας σε μορφή αξιοποιήσιμη από το κύτταρο.
2. β) Λ — αντίστροφα: οι χλωροπλάστες ανήκουν στην ευρύτερη κατηγορία των πλαστιδίων, όχι το αντίθετο.
3. γ) Λ — οι αμυλοπλάστες είναι είδος πλαστιδίου (άχρωμο, αποθήκη αμύλου), όχι κατηγορία ριβοσωμάτων.
4. δ) Σ — το στρώμα είναι πράγματι η ημιρρευστή εσωτερική μάζα του χλωροπλάστη.
5. ε) Λ — τα υπεροξειδιοσώματα είναι ανεξάρτητα οργανίδια του ενδομεμβρανικού συστήματος, όχι κυστίδια του Golgi.
6. στ) Λ — το κυτταρικό τοίχωμα είναι πρόσθετο εξωτερικό περίβλημα· τα φυτικά κύτταρα διαθέτουν και πλασματική μεμβράνη και κυτταρικό τοίχωμα.

Απάντηση: α. Σ, β. Λ, γ. Λ, δ. Σ, ε. Λ, στ. Λ.

Άσκηση 12 (σελ. 71)

Δίνεται πίνακας με δομές (πυρηνικός φάκελος, κυτταρικό τοίχωμα, αμυλόκοκκοι, χλωροπλάστες, σύμπλεγμα Golgi, ριβοσώματα, μιτοχόνδρια) για ηπατικό και φωτοσυνθετικό φυτικό κύτταρο. Αν η δομή υπάρχει βάλτε (+), αλλιώς (−).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ελέγχουμε ποιες δομές είναι κοινές σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα και ποιες αποκλειστικές του φυτικού κυττάρου.

Απάντηση: Πυρηνικός φάκελος: (+) ηπατικό, (+) φυτικό. Κυτταρικό τοίχωμα: (−) ηπατικό, (+) φυτικό. Αμυλόκοκκοι (αμυλοπλάστες): (−) ηπατικό, (+) φυτικό. Χλωροπλάστες: (−) ηπατικό, (+) φυτικό. Σύμπλεγμα Golgi: (+) ηπατικό, (+) φυτικό. Ριβοσώματα: (+) ηπατικό, (+) φυτικό. Μιτοχόνδρια: (+) ηπατικό, (+) φυτικό. Οι δομές που διαφοροποιούν τα δύο κύτταρα (τοίχωμα, αμυλόκοκκοι, χλωροπλάστες) είναι αποκλειστικές του φυτικού κυττάρου, ενώ πυρηνικός φάκελος, Golgi, ριβοσώματα και μιτοχόνδρια υπάρχουν και στα δύο.

Άσκηση 14 (σελ. 71)

Να αναφέρετε και να περιγράψετε μορφολογικά δύο κυτταρικά οργανίδια που σχετίζονται με τη μετατροπή της ενέργειας σε μορφή αξιοποιήσιμη από το κύτταρο. Ποιος είναι ο ρόλος καθενός στη ζωή του κυττάρου;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Αναγνωρίζουμε χλωροπλάστες και μιτοχόνδρια ως τους «μετατροπείς ενέργειας» και περιγράφουμε δομή/ρόλο του καθενός.

Απάντηση: Τα δύο οργανίδια είναι οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια. Ο χλωροπλάστης περιβάλλεται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη και περιέχει στο εσωτερικό του το στρώμα, στο οποίο βρίσκονται πεπλατυσμένα κυστίδια (θυλακοειδή) στοιβαγμένα σε σωρούς (grana) που συνδέονται με ελασμάτια· υπάρχει μόνο στα κύτταρα των πράσινων τμημάτων των φυτών και ο ρόλος του είναι η φωτοσύνθεση, δηλαδή η μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε χημική. Το μιτοχόνδριο επίσης περιβάλλεται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη, με λεία την εξωτερική και πτυχωμένη (αναδιπλώσεις) την εσωτερική, ενώ το εσωτερικό του καλύπτεται από τη μήτρα· υπάρχει σε όλα σχεδόν τα ευκαρυωτικά κύτταρα (εκτός από τα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια) και ο ρόλος του είναι η μετατροπή της χημικής ενέργειας των θρεπτικών ουσιών σε μορφή αξιοποιήσιμη από το κύτταρο.

Άσκηση Ας σκεφτούμε 5 (σελ. 66)

Γιατί ένα μυϊκό κύτταρο περιέχει πολλά μιτοχόνδρια, ενώ ένα λευκό αιμοσφαίριο πολλά λυσοσώματα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Συνδέουμε τον αριθμό κάθε οργανιδίου με την κύρια εξειδικευμένη λειτουργία του τύπου κυττάρου: μυϊκή σύσπαση (ενέργεια) vs άμυνα (πέψη μικροοργανισμών).

Απάντηση (ενδεικτική): Το μυϊκό κύτταρο έχει υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις, αφού η σύσπαση των μυϊκών ινιδίων καταναλώνει συνεχώς μεγάλες ποσότητες ενέργειας· γι' αυτό διαθέτει πολλά μιτοχόνδρια, που παράγουν την απαραίτητη αξιοποιήσιμη ενέργεια. Το λευκό αιμοσφαίριο, αντίθετα, έχει ως κύρια λειτουργία την άμυνα του οργανισμού μέσω φαγοκυττάρωσης μικροοργανισμών· γι' αυτό διαθέτει πολλά λυσοσώματα, που περιέχουν τα υδρολυτικά ένζυμα απαραίτητα για την πέψη του υλικού που προσλαμβάνεται με ενδοκύττωση. Σε κάθε περίπτωση, ο αριθμός των οργανιδίων αντανακλά την εξειδικευμένη λειτουργία του κυττάρου.

Άσκηση Ας ερευνήσουμε 3 (σελ. 73)

Ένα είδος αμοιβάδας, η Pelomyxa palustris, είναι μονοκύτταρος ευκαρυωτικός οργανισμός που δε διαθέτει μιτοχόνδρια, αλλά περιέχει συμβιωτικά βακτήρια τα οποία μπορούν να ζουν σε περιβάλλον με οξυγόνο και να το χρησιμοποιούν. Μπορεί αυτή η παρατήρηση να ενισχύσει ή να αποδυναμώσει τη θεωρία που υποστηρίζει την ενδοσυμβιωτική προέλευση των ευκαρυωτικών κυττάρων; Τεκμηριώστε με επιστημονικά στοιχεία.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Συγκρίνουμε την κατάσταση της Pelomyxa (βακτήρια που επιτελούν τη λειτουργία που αλλού κάνουν τα μιτοχόνδρια) με τον πυρήνα της ενδοσυμβιωτικής θεωρίας: πρώην ελεύθεροι προκαρυωτικοί οργανισμοί που εγκαταστάθηκαν μόνιμα μέσα σε ευκαρυωτικό κύτταρο.

Απάντηση (ενδεικτική): Η παρατήρηση ενισχύει την ενδοσυμβιωτική θεωρία. Η Pelomyxa palustris παρέχει ένα «ζωντανό ενδιάμεσο στάδιο»: αντί να έχει ενσωματωμένα, μόνιμα μιτοχόνδρια με τη σχετική γενετική αυτονομία που περιγράφεται στο βιβλίο, φιλοξενεί ελεύθερα συμβιωτικά αερόβια βακτήρια, τα οποία επιτελούν λειτουργικά τον ίδιο ρόλο (αξιοποίηση οξυγόνου) που θα επιτελούσαν τα μιτοχόνδρια. Αυτό δείχνει ότι μια στενή, αμοιβαία επωφελής συμβίωση ανάμεσα σε ευκαρυωτικό κύτταρο-ξενιστή και αερόβιο προκαρυωτικό οργανισμό είναι βιολογικά εφικτή και λειτουργική στη φύση, ενισχύοντας το σενάριο ότι τα σημερινά μιτοχόνδρια προήλθαν από ανάλογους ελεύθερους προκαρυωτικούς οργανισμούς που, σε ένα πρώιμο στάδιο της εξέλιξης, εγκαταστάθηκαν μόνιμα μέσα σε ευκαρυωτικά κύτταρα.