Ο χώρος μέσα από την εσωτερική μεμβράνη του μιτοχονδρίου είναι αντίστοιχος με ........... του χλωροπλάστη. α. χρωστική β. θυλακοειδές γ. στρώμα δ. μήτρα
Σκέψη / Μεθοδολογία: Η μήτρα του μιτοχονδρίου είναι λειτουργικά ανάλογη με το στρώμα του χλωροπλάστη — και τα δύο φιλοξενούν αντιδράσεις χωρίς άμεση χρήση O₂/φωτός (κύκλος Krebs / σκοτεινή φάση).
Απάντηση: γ) στρώμα.
Περιγράψτε τη διαδικασία της εικόνας: α) σε επίπεδο οργανισμού, β) σε κυτταρικό επίπεδο.
Απάντηση: Η εικόνα περιγράφει τη σχέση φωτοσύνθεσης-κυτταρικής αναπνοής. α) Σε επίπεδο οργανισμού: το φυτό παράγει γλυκόζη και O₂ μέσω φωτοσύνθεσης, και ταυτόχρονα καταναλώνει O₂ και παράγει CO₂+H₂O μέσω κυτταρικής αναπνοής. β) Σε κυτταρικό επίπεδο: ο χλωροπλάστης χρησιμοποιεί CO₂ και παράγει O₂ και γλυκόζη, ενώ το μιτοχόνδριο χρησιμοποιεί O₂ (και τη γλυκόζη) και παράγει CO₂ — τα δύο οργανίδια «ανταλλάσσουν» ουσίες μέσα στο ίδιο κύτταρο.
Ποιος είναι ο ρόλος της γλυκόλυσης, του κύκλου του κιτρικού οξέος και της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης στην κυτταρική αναπνοή;
Απάντηση: Η γλυκόλυση διασπά ένα μόριο γλυκόζης σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέος στο κυτταρόπλασμα, με καθαρό κέρδος 2 ATP. Ο κύκλος του κιτρικού οξέος, στη μήτρα του μιτοχονδρίου, ολοκληρώνει την οξείδωση του πυροσταφυλικού οξέος, παράγοντας CO₂ και επιπλέον 2 ATP. Η οξειδωτική φωσφορυλίωση, στην εσωτερική μεμβράνη και με χρήση O₂, παράγει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας — 32 ATP — και H₂O. Σύνολο: 36 ATP από ένα μόριο γλυκόζης.
Διάγραμμα κυτταρικής αναπνοής με κενά για στάδια και μόρια ATP.
Απάντηση: Γλυκόλυση → 2 ATP· Ζύμωση → 0 επιπλέον ATP· Κύκλος κιτρικού οξέος → 2 ATP· Οξειδωτική φωσφορυλίωση → 32 ATP· σύνολο αερόβιας πορείας 36 ATP.
Συμπληρώστε τα κενά σχετικά με τα στάδια της κυτταρικής αναπνοής.
Απάντηση: Στα κύτταρα η κυτταρική αναπνοή χωρίζεται σε στάδια. Η γλυκόλυση γίνεται στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Το τελικό προϊόν της γλυκόλυσης είναι το πυροσταφυλικό οξύ, που μετατρέπεται σε ακετυλο-συνένζυμο Α. Το τελευταίο εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος, όπου σχηματίζονται ATP και CO₂. Το κέρδος στο στάδιο αυτό είναι 2 μόρια ATP ανά μόριο γλυκόζης.
Διάγραμμα σταδίων καταβολισμού γλυκόζης με κλάδους ζύμωσης (γαλακτική/αλκοολική). α. Ονομασία σταδίων Α, Δ, Ε, Β, Γ. β. Πότε γίνεται η Β στα ανθρώπινα μυϊκά κύτταρα; γ. Ουσίες 1, 2 και σημασία της 1.
Απάντηση: α. Α=Γλυκόλυση, Δ=Κύκλος κιτρικού οξέος, Ε=Οξειδωτική φωσφορυλίωση, Β=Γαλακτική ζύμωση, Γ=Αλκοολική ζύμωση. β. Στην έντονη μυϊκή προσπάθεια, όταν δεν επαρκεί οξυγόνο. γ. 1=CO₂ (αποβάλλεται/χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση), 2=H₂O.
Δύο γυναίκες ίδιου βάρους αλλά διαφορετικού ύψους/σύστασης σώματος· ποιοι παράγοντες καθορίζουν ποια έχει υψηλότερο μεταβολισμό;
Απάντηση: Πρέπει να λάβουμε υπόψη τη σύσταση σώματος (αναλογία μυϊκής προς λιπώδη μάζα) και τη σωματική επιφάνεια, όχι μόνο το βάρος — ο μυϊκός ιστός είναι μεταβολικά πιο ενεργός από τον λιπώδη. Η γυναίκα με το κανονικό σώμα (1.70 m) αναμένεται να έχει υψηλότερο βασικό μεταβολικό ρυθμό από την παχύσαρκη γυναίκα (1.60 m) με το ίδιο βάρος.
Πιθανή ερμηνεία για το ότι πολύ διαφορετικοί οργανισμοί (άνθρωπος, μύκητες) χρησιμοποιούν τις ίδιες μεταβολικές οδούς.
Απάντηση: Η κοινή χρήση των ίδιων βασικών μεταβολικών οδών αποτελεί ισχυρή ένδειξη κοινής εξελικτικής καταγωγής — οι οδοί αυτές εμφανίστηκαν πολύ νωρίς στην εξέλιξη της ζωής, σε κάποιον κοινό πρόγονο, και διατηρήθηκαν αναλλοίωτες σε όλους τους απογόνους του.
(Δραστηριότητα διερεύνησης — ενδεικτική απάντηση.)
Σχέση εξωτερικής αναπνοής (εισπνοή/εκπνοή) και κυτταρικής αναπνοής· διαφορές τους.
Απάντηση: Η εξωτερική αναπνοή είναι η φυσιολογική ανταλλαγή αερίων με το περιβάλλον (πρόσληψη O₂, αποβολή CO₂). Η κυτταρική αναπνοή είναι η βιοχημική διαδικασία στα μιτοχόνδρια όπου το O₂ χρησιμοποιείται για οξείδωση γλυκόζης με παραγωγή ATP, CO₂, H₂O. Συνδέονται στενά (η πρώτη τροφοδοτεί τη δεύτερη) αλλά διαφέρουν ριζικά ως προς τη φύση τους — φυσιολογική/μηχανική η μία, χημική η άλλη.
(Δραστηριότητα διερεύνησης — ενδεικτική απάντηση.)
Νεαρός που τρέχει πολύ γρήγορα νιώθει «φουσκωμένος» και πόνο σε στήθος/μυς· ερμηνεία με όρους μεταβολισμού.
Απάντηση: Ο γρήγορος ρυθμός αύξησε απότομα τις ενεργειακές ανάγκες των μυών πέρα από την ικανότητα παροχής οξυγόνου. Τα μυϊκά κύτταρα στράφηκαν εν μέρει σε αναερόβια αναπνοή (γαλακτική ζύμωση), προκαλώντας συσσώρευση γαλακτικού οξέος (πόνος στους μυς) και δυσφορία λόγω προσπάθειας αντιστάθμισης του «χρέους οξυγόνου» (αίσθηση φουσκώματος).
(Δραστηριότητα διερεύνησης — ενδεικτική απάντηση.)