ΤΕΣΤ (ΑΣΚΗΣΕΙΣ) ONLINE
69 Tests / Διαγωνίσματα

Κεφάλαιο 3.3 – Μεταφορά ουσιών διαμέσου της πλασματικής μεμβράνης – Απαντήσεις – Λύσεις (σελ. 70-73)

Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα

Άσκηση 7 (σελ. 70)

Ένα τεχνητό κύτταρο περιβάλλεται από ημιπερατή μεμβράνη διαπερατή στο νερό και στους μονοσακχαρίτες, αλλά αδιάφανη στους δισακχαρίτες. Στο εσωτερικό του υπάρχει διάλυμα Γλυκόζη 0,2 Μ και Σακχαρόζη 0,3 Μ. Το κύτταρο τοποθετείται σε εξωτερικό διάλυμα Σακχαρόζη 0,1 Μ, Γλυκόζη 0,1 Μ και Φρουκτόζη 0,1 Μ. 1. Ποιο σάκχαρο εξάγεται από το κύτταρο και γιατί; 2. Ποιο σάκχαρο εισάγεται στο κύτταρο και γιατί; 3. Το τεχνητό κύτταρο θα φουσκώσει ή θα συρρικνωθεί και γιατί;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Η μεμβράνη είναι διαπερατή μόνο στο νερό και στους μονοσακχαρίτες (γλυκόζη, φρουκτόζη), όχι στη σακχαρόζη (δισακχαρίτης). Οι μονοσακχαρίτες διαχέονται ελεύθερα από την υψηλή προς τη χαμηλή τους συγκέντρωση, ενώ η σακχαρόζη παραμένει παγιδευμένη· η ώσμωση του νερού καθορίζεται από τη συνολική συγκέντρωση των ουσιών που ΔΕΝ μπορούν να διαπεράσουν τη μεμβράνη.

Λύση:

  1. Γλυκόζη (μονοσακχαρίτης, διαπερατή): ενδοκυτταρικά 0,2 Μ, εξωκυτταρικά 0,1 Μ ⟹ διαχέεται προς τα έξω.
  2. Φρουκτόζη (μονοσακχαρίτης, διαπερατή): υπάρχει μόνο εξωκυτταρικά (0,1 Μ), ενδοκυτταρικά 0 ⟹ διαχέεται προς τα μέσα.
  3. Σακχαρόζη (δισακχαρίτης, μη διαπερατή): παραμένει παγιδευμένη στο εσωτερικό στα 0,3 Μ, χωρίς να μπορεί να εξέλθει, ανεξάρτητα από την εξωτερική της συγκέντρωση (0,1 Μ).
  4. Επειδή η μη διαπερατή σακχαρόζη διατηρεί υψηλότερη «αποτελεσματική» ενδοκυτταρική συγκέντρωση διαλυμένων σωματιδίων, το νερό εισέρχεται στο κύτταρο με ώσμωση.

Απάντηση: 1. Εξάγεται η γλυκόζη, γιατί η ενδοκυτταρική της συγκέντρωση (0,2 Μ) είναι μεγαλύτερη από την εξωκυτταρική (0,1 Μ) και διαχέεται ελεύθερα. 2. Εισάγεται η φρουκτόζη, γιατί υπάρχει μόνο έξω από το κύτταρο (0,1 Μ) και διαχέεται προς τα μέσα όπου αρχικά απουσιάζει. 3. Το κύτταρο θα φουσκώσει, γιατί η σακχαρόζη (0,3 Μ) παραμένει παγιδευμένη στο εσωτερικό, χωρίς να μπορεί να διαπεράσει τη μεμβράνη, με αποτέλεσμα να εισέρχεται νερό με ώσμωση.

Άσκηση 8 (σελ. 70)

Σε πίνακες δίνονται οι αρχικές και τελικές συγκεντρώσεις (ενδο- και εξωκυτταρικές) τριών ουσιών Α, Β, Γ ενός αερόβιου κυττάρου. 1. Ποιες ουσίες μεταφέρθηκαν με παθητική μεταφορά (διάχυση) και ποιες με ενεργητική, και γιατί; 2. Αν η παροχή οξυγόνου περιοριστεί, ποιας ουσίας θα επιβραδυνθεί η μεταφορά και γιατί; 3. Ονομάστε μια κυτταρική λειτουργία στην οποία σημαντικό ρόλο παίζει η παθητική και μια στην οποία παίζει η ενεργητική μεταφορά. 4. Πώς εισάγονται και εξάγονται από τα κύτταρα ουσίες μεγάλου μοριακού βάρους και σωματίδια τροφής;

Σκέψη / Μεθοδολογία: Συγκρίνουμε την κατεύθυνση της τελικής μεταφοράς με τη διαφορά συγκέντρωσης: αν η ουσία κινείται από υψηλή προς χαμηλή συγκέντρωση πρόκειται για παθητική μεταφορά (χωρίς ενέργεια)· αν κινείται αντίθετα προς τη διαφορά συγκέντρωσης, πρόκειται για ενεργητική μεταφορά, που απαιτεί ενέργεια από τον αερόβιο μεταβολισμό (άρα εξαρτάται από το οξυγόνο).

Λύση:

  1. Ουσία Α: αρχικά ίσες συγκεντρώσεις (0,5 Μ / 0,5 Μ), τελικά ενδοκυτταρικά μειωμένη (0,1 Μ) έναντι εξωκυτταρικής (0,4 Μ) — η ουσία κινήθηκε από υψηλή προς χαμηλή συγκέντρωση ⟹ παθητική μεταφορά (διάχυση).
  2. Ουσία Β: αρχικά ενδοκυτταρικά χαμηλότερη (0,1 Μ) από την εξωκυτταρική (0,5 Μ), τελικά ενδοκυτταρικά υψηλότερη (0,3 Μ) από την εξωκυτταρική (0,3 Μ) — η συγκέντρωση αυξήθηκε ενδοκυτταρικά αντίθετα στην αρχική διαφορά ⟹ ενεργητική μεταφορά.
  3. Ουσία Γ: αρχικά ενδοκυτταρικά χαμηλότερη (0,3 Μ) από την εξωκυτταρική (0,7 Μ), τελικά ενδοκυτταρικά ακόμη χαμηλότερη σχετικά (0,2 Μ έναντι 0,8 Μ) — η ουσία συνέχισε να κινείται από υψηλή προς χαμηλή συγκέντρωση ⟹ παθητική μεταφορά (διάχυση).

Απάντηση: 1. Οι ουσίες Α και Γ μεταφέρθηκαν με παθητική μεταφορά (διάχυση), αφού κινήθηκαν από περιοχή υψηλής προς περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης. Η ουσία Β μεταφέρθηκε με ενεργητική μεταφορά, αφού συσσωρεύτηκε ενδοκυτταρικά αντίθετα προς την αρχική διαφορά συγκέντρωσης, κάτι που απαιτεί κατανάλωση ενέργειας. 2. Θα επιβραδυνθεί η μεταφορά της ουσίας Β, γιατί η ενεργητική μεταφορά εξαρτάται από ενέργεια που παράγεται με αερόβιο μεταβολισμό (απαιτεί οξυγόνο)· η παθητική μεταφορά (Α, Γ) δεν επηρεάζεται άμεσα. 3. Παθητική μεταφορά: η ανταλλαγή Ο₂/CO₂ στην κυτταρική αναπνοή. Ενεργητική μεταφορά: η λειτουργία της αντλίας Κ⁺-Na⁺ στα νευρικά κύτταρα. 4. Ουσίες μεγάλου μοριακού βάρους και σωματίδια τροφής εισάγονται με ενδοκύττωση (εγκόλπωση της μεμβράνης → κυστίδιο) και εξάγονται με εξωκύττωση (κυστίδιο συντήκεται με τη μεμβράνη και απελευθερώνει το περιεχόμενό του) — και οι δύο διαδικασίες απαιτούν κατανάλωση ενέργειας.

Άσκηση 15 (σελ. 71)

Περιγράψτε τις διαδικασίες που απεικονίζονται στο διάγραμμα: αριστερά η εξωκύττωση (κυστίδια στο κυτταρόπλασμα κατευθύνονται προς την κυτταρική μεμβράνη, συγχωνεύονται με αυτήν και απελευθερώνουν το περιεχόμενό τους στο περιβάλλον) και δεξιά η ενδοκύττωση (εγκολπώσεις της κυτταρικής μεμβράνης περικλείουν υλικό από το περιβάλλον, σχηματίζοντας κυστίδια που εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα).

Σκέψη / Μεθοδολογία: Περιγράφουμε τα δύο μηχανισμούς ως αντίστροφες διαδικασίες μεταφοράς μεγαλομοριακών ουσιών, τονίζοντας τα στάδια εγκόλπωσης/απόσπασης κυστιδίου.

Απάντηση: Στην εξωκύττωση, μια ουσία προς αποβολή περικλείεται σε κυστίδιο στο εσωτερικό του κυττάρου· το κυστίδιο μετακινείται προς την πλασματική μεμβράνη, συντήκεται με αυτήν και απελευθερώνει το περιεχόμενό του στο εξωκυττάριο περιβάλλον. Στην ενδοκύττωση συμβαίνει η αντίστροφη πορεία: η πλασματική μεμβράνη σχηματίζει εγκόλπωση γύρω από υλικό του περιβάλλοντος, τα άκρα της ενώνονται, η μεμβράνη περισφίγγεται και αποκόπτεται, δημιουργώντας κυστίδιο που απελευθερώνεται στο κυτταρόπλασμα. Και οι δύο διαδικασίες γίνονται με κατανάλωση ενέργειας.

Άσκηση Ας ερευνήσουμε 4 (σελ. 73)

Προσθέτουμε μια σταγόνα διαλύματος 5% NaCl πάνω σε φύλλα του υδρόβιου φυτού Elodea. Παρατηρώντας τα φύλλα στο μικροσκόπιο, διαπιστώνουμε άχρωμες περιοχές στην περιφέρεια κάθε κυττάρου, που οφείλονται στο ότι οι κυτταρικές μεμβράνες συρρικνώνονται και αποκολλώνται από τα κυτταρικά τοιχώματα. Αξιοποιώντας γνώσεις Χημείας και Βιολογίας, εξηγήστε τι συνέβη στα κύτταρα αυτά.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Το διάλυμα 5% NaCl είναι υπέρτονο σε σχέση με το κυτταρόπλασμα· εφαρμόζουμε την έννοια της ώσμωσης και της πλασμόλυσης σε φυτικό κύτταρο, όπου το άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα διατηρεί το σχήμα ενώ μόνο η πλασματική μεμβράνη συρρικνώνεται.

Απάντηση (ενδεικτική): Το διάλυμα NaCl 5% είναι υπέρτονο σε σχέση με το εσωτερικό του φυτικού κυττάρου, δηλαδή έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση διαλυμένων σωματιδίων. Με ώσμωση, το νερό εξέρχεται από το κύτταρο προς το εξωτερικό διάλυμα, ώστε να μειωθεί η διαφορά συγκέντρωσης. Καθώς χάνεται νερό, το κυτταρόπλασμα και η πλασματική μεμβράνη συρρικνώνονται και αποκολλώνται από το άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα (το οποίο διατηρεί σχεδόν αναλλοίωτο το αρχικό του σχήμα, αφού δεν επηρεάζεται από την απώλεια νερού). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται πλασμόλυση και εξηγεί τις άχρωμες περιοχές που παρατηρούνται ανάμεσα στη συρρικνωμένη μεμβράνη και στο τοίχωμα.