ΤΕΣΤ (ΑΣΚΗΣΕΙΣ) ONLINE
69 Tests / Διαγωνίσματα

Κεφάλαιο 3.2 – Πλασματική μεμβράνη: Δομή και λειτουργίες – Απαντήσεις – Λύσεις (σελ. 69-71)

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 1 (σελ. 69)

Περιγράψτε τη δομή της πλασματικής μεμβράνης. Στην απάντησή σας να αναφερθείτε στη διευθέτηση των χημικών μορίων που συνθέτουν τη δομή αυτή και να εξηγήσετε τον τρόπο με τον οποίο η διευθέτηση αυτή επηρεάζει τη λειτουργικότητά της.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανακαλούμε το μοντέλο του ρευστού μωσαϊκού: διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων με παρεμβαλλόμενη χοληστερόλη και πρωτεΐνες, και συνδέουμε τη διευθέτηση αυτή με τη ρευστότητα και άρα τη λειτουργικότητα.

Απάντηση: Η πλασματική μεμβράνη αποτελείται από μια διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων, με τα υδρόφιλα τμήματα στραμμένα προς το ενδοκυτταρικό και το εξωκυτταρικό υδατικό περιβάλλον και τα υδρόφοβα τμήματα (ουρές) στραμμένα προς το εσωτερικό, ώστε να αποφεύγεται η επαφή με το νερό. Ανάμεσα στα φωσφολιπίδια παρεμβάλλεται χοληστερόλη, ενώ πρωτεΐνες βρίσκονται στην επιφάνεια, βυθισμένες στο εσωτερικό ή διαπερνούν κάθετα τη μεμβράνη (διαμεμβρανικές). Η διευθέτηση αυτή επιτρέπει σε λιπίδια και πρωτεΐνες να ολισθαίνουν πλαγίως, προσδίδοντας στη μεμβράνη ρευστότητα χωρίς να χάνει τη σταθερότητά της (μοντέλο «ρευστού μωσαϊκού»). Η ρευστότητα είναι απαραίτητη για τη λειτουργικότητα: μεμβράνες που στερεοποιούνται παύουν να λειτουργούν σωστά, γιατί οι πρωτεΐνες τους αδρανοποιούνται.

Άσκηση 5 (σελ. 69)

Συχνά συναντάμε τους όρους: υδρόφοβοι δεσμοί ή έλξεις μεταξύ υδρόφοβων τμημάτων μακρομορίων. Σε ποιες περιπτώσεις αναφέρονται και ποια η σημασία τους για τα βιολογικά συστήματα;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Συνδέουμε τις υδρόφοβες έλξεις με τη σταθεροποίηση διπλοστιβάδων και πρωτεϊνικών δομών, όπου μη πολικά τμήματα «αποφεύγουν» το νερό συσσωματούμενα μεταξύ τους.

Απάντηση: Οι υδρόφοβες έλξεις αναπτύσσονται ανάμεσα σε μη πολικά (υδρόφοβα) τμήματα μορίων, τα οποία τείνουν να συσσωματώνονται μεταξύ τους ώστε να ελαχιστοποιείται η επαφή τους με το νερό. Στην πλασματική μεμβράνη, οι υδρόφοβες ουρές των φωσφολιπιδίων στρέφονται προς το εσωτερικό της διπλοστιβάδας, ενώ οι υδρόφιλες κεφαλές στρέφονται προς το υδατικό περιβάλλον· έτσι σταθεροποιείται η δομή της μεμβράνης χωρίς αυτή να γίνεται στατική. Ανάλογες υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις συμβάλλουν και στη σταθεροποίηση της τρισδιάστατης δομής πρωτεϊνών. Η σημασία τους για τα βιολογικά συστήματα είναι θεμελιώδης, αφού καθορίζουν την αυθόρμητη οργάνωση λιπιδίων και πρωτεϊνών σε λειτουργικές, ρευστές αλλά σταθερές δομές.

Άσκηση 6 (σελ. 70)

Το διάγραμμα δείχνει τμήμα μιας υποτιθέμενης πλασματικής μεμβράνης, σύμφωνα με το μοντέλο του «ρευστού μωσαϊκού»: διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων με εξωκυττάριο χώρο επάνω και ενδοκυττάριο χώρο κάτω· το Α δείχνει τη φωσφολιπιδική διπλοστιβάδα, το Β δείχνει τις ενσωματωμένες πρωτεϊνικές δομές. α. Ονομάστε τα μόρια Α και Β. β. Γιατί το μοντέλο περιγράφεται ως «ρευστό»; γ. Αναφέρετε δύο λειτουργίες της μεμβράνης που σχετίζονται με τα μόρια Β.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Αναγνωρίζουμε τα δύο βασικά δομικά στοιχεία του μοντέλου (λιπίδια, πρωτεΐνες) και συνδέουμε τη ρευστότητα με την πλάγια ολίσθηση, ενώ για τις λειτουργίες ανατρέχουμε στο ρόλο των πρωτεϊνών.

Λύση:

  1. α. Το Α είναι η διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων. Το Β είναι οι πρωτεΐνες της μεμβράνης.
  2. β. Το μοντέλο λέγεται «ρευστό», γιατί τα περισσότερα λιπίδια και αρκετές πρωτεΐνες έχουν τη δυνατότητα να ολισθαίνουν πλαγίως μέσα στο επίπεδο της μεμβράνης, αλλάζοντας θέση με γειτονικά μόρια.
  3. γ. Οι πρωτεΐνες (Β) συμμετέχουν στον έλεγχο της εισόδου/εξόδου ουσιών (μεταφορά) και στην υποδοχή/μεταβίβαση μηνυμάτων από το περιβάλλον του κυττάρου.

Απάντηση: Α = διπλοστιβάδα φωσφολιπιδίων, Β = πρωτεΐνες μεμβράνης. Το μοντέλο είναι «ρευστό» λόγω της πλάγιας ολίσθησης λιπιδίων/πρωτεϊνών. Οι πρωτεΐνες συμμετέχουν σε μεταφορά ουσιών και υποδοχή μηνυμάτων.

Άσκηση 9 (σελ. 71)

Ποιες θα ήταν οι συνέπειες για τη ζωή ενός ζωικού κυττάρου, αν, με κάποιο τρόπο, αφαιρούσαμε από την κυτταρική μεμβράνη του τις απλές και τις σύνθετες πρωτεΐνες;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ανατρέχουμε στο ρόλο των πρωτεϊνών (δομικό και λειτουργικό: μεταφορά ουσιών, υποδοχή μηνυμάτων) και σκεφτόμαστε τι θα χανόταν χωρίς αυτές.

Απάντηση: Το κύτταρο θα έχανε τον έλεγχο της επιλεκτικής διαπερατότητας της μεμβράνης, αφού οι πρωτεΐνες που μεσολαβούν στην ενεργητική μεταφορά, στη διευκολυνόμενη διάχυση και στην αντλία Κ⁺-Na⁺ δε θα υπήρχαν πλέον. Θα χανόταν επίσης η δυνατότητα υποδοχής και ερμηνείας μηνυμάτων (ορμονών), αφού οι υποδοχείς είναι κατά κανόνα γλυκοπρωτεΐνες, καθώς και η δυνατότητα αναγνώρισης μεταξύ κυττάρων. Το κύτταρο θα αδυνατούσε να διατηρήσει τη χαρακτηριστική του χημική σύσταση και να συντονίζεται με τα γειτονικά κύτταρα, με αποτέλεσμα σοβαρή διαταραχή έως αδυναμία επιβίωσής του.