Βιολογία Τεύχος Α

1. Ποια είναι τα πιο διαδεδομένα και πολυδιάστατα στη μορφή και στη λειτουργία μακρομόρια;

2. Ποιους ρόλους επιτελούν οι πρωτεϊνες στα κύτταρα;

3. Ποια είναι η πρώτη ύλη που οικοδομεί τις πρωτεϊνες;

4. Πώς είναι δυνατό να δημιουργούνται διαφορετικά είδη πρωτεϊνών όταν η πρώτη ύλη σε όλες είναι κοινή;

5. Να δώσετε παραδείγματα πρωτεϊνών που έχουν λειτουργικό ρόλο στους οργανισμούς.

6. Να δώσετε παραδείγματα πρωτεϊνών που έχουν δομικό ρόλο στους οργανισμούς.

7. Πόσα διαφορετικά αμινοξέα υπάρχουν στη φύση και πόσα από αυτά αποτελούν συστατικά των πρωτεϊνών;

8. Ποια είναι η δομή του μορίου του αμινοξέος;

9. Πώς δημιουργείται ο πεπτιδικός δεσμός μεταξύ δύο αμινοξέων;

10. Πώς ονομάζεται το μόριο που προκύπτει από την ένωση δύο αμινοξέων;

11. Πώς ονομάζονται τα πεπτίδια στα οποία ο αριθμός των αμινοξέων υπερβαίνει τα 50;

12. Πώς αποκτάται η ικανότητα ενός πολυπεπτιδίου να εκδηλώσει το βιολογικό του ρόλο;

13. Ποια είναι τα τέσσερα επίπεδα οργάνωσης των πρωτεϊνών και τι γνωρίζετε γι’αυτά;

14. Πώς καθορίζεται και πώς σταθεροποιείται η διαμόρφωση του πρωτεϊνικού μορίου στο χώρο; 

15. Ποια είναι η σχέση δομής και λειτουργίας στις πρωτεϊνες;

16. Πόσες διαφορετικές πρωτεϊνες υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα και ποια είναι η σημασία τους για τα βιολογικά φαινόμενα;

17. Σε ποιες συνθήκες μια πρωτεϊνη μετουσιώνεται και τι συμβαίνει κατά τη μετουσίωση;

18. Να δώσετε ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα μετουσίωσης.

1. Δικαιολογήστε γιατί είναι σημαντικός ο ρόλος της πλευρικής ομάδας (R) των  αμινοξέων (ερώτηση σχολικού βιβλίου) 

Η πλευρική ομάδα R των αμινοξέων έχει διαφορετική χημική δομή για κάθε αμινοξύ  και αποτελεί το μεταβλητό τμήμα των 20 διαφορετικών αμινοξέων τα οποία χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα για τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Οι πλάγιες ομάδες R των αμινοξέων παίζουν σημαντικό ρόλο στην τελική διαμόρφωση της πρωτεϊνης στο χώρο, διότι σχηματίζονται δεσμοί ανάμεσά τους (κυρίως δεσμοί υδρογόνου, δυνάμεις Van der Waals και οι υδρόφοβοι δεσμοί). Οι δεσμοί αυτοί σταθεροποιούν την τρισδιάστατη μορφή της πρωτεϊνης, η οποία τελικά καθορίζει και τη λειτουργικότητά της. 

2. Αιτιολογήστε το γεγονός ότι το πλήθος των διαφορετικών πρωτεϊνών που υπάρχουν σε ένα κύτταρο καθορίζει το πλήθος των διαφορετικών λειτουργιών και δομικών χαρακτηριστικών του (ερώτηση σχολικού βιβλίου) 

Οι πρωτεϊνες αποτελούν την κατηγορία μακρομορίων με τη μεγαλύτερη ποικιλία, των οποίων η λειτουργικότητα εξαρτάται από την τελική διαμόρφωσή τους στο χώρο.  Αν ληφθεί υπόψη ότι η διαμόρφωση στο χώρο είναι μοναδική για κάθε πρωτεϊνη, αφού εξαρτάται από την πρωτοταγή δομή της, καταλαβαίνουμε ότι και η  λειτουργικότητα της κάθε πρωτεϊνης θα είναι επίσης μοναδική.  Εφόσον κάθε πρωτεϊνη είναι υπεύθυνη για μια λειτουργία ή για ένα δομικό χαρακτηριστικό του κυττάρου, τότε το πλήθος των διαφορετικών πρωτεϊνών που υπάρχουν σε ένα κύτταρο καθορίζει το πλήθος των διαφορετικών λειτουργιών και δομικών χαρακτηριστικών του.  

1. Πώς οι πρωτοπόροι της βιολογίας ονόμαζαν την ημίρρευστη μάζα του κυττάρου από την οποία πίστευαν ότι απορρέουν όλες οι ζωτικές λειτουργίες;

2. Πώς έχει καθιερωθεί από τη σύγχρονη βιολογία να ονομάζεται η ημίρρευστη μάζα του κυττάρου μέσα στην οποία εντοπίζεται ένα πλήθος διαφορετικών δομών;

3. Πώς ονομάζονται οι διαφορετικές αυτές δομές και ποιες είναι οι λειτουργίες τους;

4. Ποιο θεωρείται το «κέντρο ελέγχου» του κυττάρου από το οποίο εκπορεύονται οι εντολές που ρυθμίζουν τη λειτουργία των δομών του κυττάρου;

5. Πόσους πυρήνες διαθέτουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα; 

6. Ποιο είναι συνήθως το σχήμα, οι διαστάσεις και η θέση του πυρήνα σε ένα κύτταρο;

7. Ο πυρήνας περιλαμβάνει το πυρηνόπλασμα, τον πυρηνικό φάκελο ή πυρηνική μεμβράνη, τους πυρηνικούς πόρους και τον πυρηνίσκο. Τι γνωρίζετε για καθεμία από αυτές τις δομές;

8. Ποιος είναι ο ρόλος του πυρήνα στη ζωή του κυττάρου;

9. Τι είναι το ενδοπλασματικό δίκτυο και ποιος ο ρόλος του για το κύτταρο; Σε ποιες μορφές διακρίνεται και ποιες είναι οι μεταξύ τους δομικές και λειτουργικές διαφορές;

10. Ποια είναι η δομή των ριβοσωμάτων, ποιος είναι ο ρόλος τους στο κύτταρο και πού υπάρχουν ριβοσώματα μέσα στο κύτταρο;

11. Γιατί οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια χαρακτηρίζονται ως μετατροπείς ενέργειας των κυττάρων;

12. α. Ποιος είναι ο ρόλος των χλωροπλαστών; β. Ποια είναι τα δομικά χαρακτηριστικά του χλωροπλάστη; γ. Οι χλωροπλάστες ανήκουν σε μία ευρύτερη κατηγορία οργανιδίων των φυτικών κυττάρων. Πώς ονομάζεται αυτή η κατηγορία οργανιδίων και ποια άλλα οργανίδια ανήκουν σε αυτή; Τι γνωρίζετε για αυτά τα οργανίδια;

13. α. Ποιος είναι ο ρόλος των μιτοχονδρίων; β. Ποια είναι τα δομικά χαρακτηριστικά του μιτοχονδρίου;

14. Γιατί οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια χαρακτηρίζονται από σχετική γενετική αυτοδυναμία; 

1. Κατά τη διάρκεια της ζωής ενός κυττάρου παρατηρείται συχνά μεταβολή στο μέγεθος του πυρηνίσκου. Σε τι θα μπορούσε να οφείλεται το φαινόμενο αυτό;

Ο πυρηνίσκος είναι ένας σχηματισμός του πυρήνα, ο οποίος αποτελείται κυρίως από RNA ενωμένο με πρωτεϊνες (ριβονουκλεοπρωτεϊνες). Στον πυρηνίσκο είναι εντοπισμένο και το τμήμα του DNA που φέρει τις πληροφορίες για το ριβοσωμικό RNA (rRNA). Στον πυρηνίσκο γίνονται οι διεργασίες που χρειάζονται για τη σύνθεση του rRNA το οποίο μαζί με τις κατάλληλες πρωτεϊνες θα χρησιμοποιηθεί στο κυτταρόπλασμα για το σχηματισμό των ριβοσωμάτων. Το μέγεθος του πυρηνίσκου εξαρτάται από την ποσότητα του rRNA που συντίθεται και η ποσότητα αυτή αντανακλά με τη σειρά της τις ανάγκες του κυττάρου για πρωτεϊνοσύνθεση, οι οποίες μεταβάλλονται κατά τη διάρκεια της ζωής του κυττάρου. 

2. Σχολιάστε τον ρόλο των μεμβρανών στα μιτοχόνδρια, στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στον πυρήνα (ερώτηση σχολικού βιβλίου)

Τα μιτοχόνδρια περιβάλλονται από διπλή στοιχειώδη μεμβράνη. Η εξωτερική μεμβράνη αποτελεί το εξωτερικό όριο του οργανιδίου. Η εσωτερική μεμβράνη αναδιπλώνεται και προσφέρει επιφάνεια πάνω στην οποία γίνονται διάφορες βιοχημικές αντιδράσεις, που έχουν σαν αποτέλεσμα την παραγωγή ενέργειας στο κύτταρο. Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι σύνολο μεμβρανωδών αγωγών που αποτελούνται από απλή στοιχειώδη μεμβράνη. Οι μεμβράνες του Ε.Δ.:

• διαμερισματοποιούν το κύτταρο.

• προσφέρουν επιφάνεια όπου εδράζονται ένζυμα τα οποία καταλύουν διάφορες βιοχημικές αντιδράσεις.

• το αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο φέρει στην εξωτερική επιφάνεια των μεμβρανών του ριβοσώματα στα οποία γίνεται σύνθεση πρωτεϊνών οι οποίες καταλήγουν μέσα στους αγωγούς του Ε.Δ.

Ο πυρήνας περιβάλλεται από τον πυρηνικό φάκελο ή πυρηνική μεμβράνη, η οποία αποτελείται από δύο στοιχειώδεις μεμβράνες και φέρει πόρους. Οι πυρηνικοί πόροι παίζουν σημαντικό ρόλο στην επικοινωνία του πυρήνα με το κυτταρόπλασμα, γιατί ελέγχουν τα μακρομόρια που ανταλλάσσονται μεταξύ τους. Η πυρηνική μεμβράνη συχνά φαίνεται να συνδέεται με τις μεμβράνες του Ε.Δ. και έτσι επιτρέπεται η μεταφορά ουσιών από τον πυρήνα προς άλλα σημεία του κυττάρου και προς το εξωκυττάριο περιβάλλον. 

3. Γιατί οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια χαρακτηρίζονται ως ημιαυτόνομα οργανίδια και σε ποια υπόθεση οδήγησε αυτή η σχετική αυτοδυναμία;

Στο στρώμα του χλωροπλάστη και στη μήτρα του μιτοχονδρίου, βρίσκονται DNA, ένζυμα και ριβοσώματα που τους επιτρέπουν: 

• να διαιρούνται ανεξάρτητα από τον πυρήνα και να δίνουν θυγατρικά οργανίδια.

• να συνθέτουν μερικές από τις πρωτεϊνες τους, χωρίς να εξαρτώνται ολοκληρωτικά από το γενετικό υλικό του πυρήνα.

• Η σχετική γενετική αυτοδυναμία που διαθέτουν τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες οδήγησε στην υπόθεση ότι πρόκειται για προκαρυωτικούς οργανισμούς που σε ένα από τα πρώιμα στάδια της εξέλιξης εισέβαλαν στο ευκαρυωτικό κύτταρο και έκτοτε συμβιώνουν με αυτό. 

Κυτταρικός κύκλος

1. Τι ονομάζουμε κυτταρικό κύκλο και σε ποιες φάσεις τον χωρίζουμε;

2. Ποια περίοδο του κυτταρικού κύκλου ονομάζουμε μεσόφαση και ποια είναι η σημασία της;

3. Ποια περίοδο του κυτταρικού κύκλου ονομάζουμε μίτωση; Ποια είναι η σημασία της και σε ποια διαδοχικά στάδια υποδιαιρείται;

4. Σε ποια διαδοχικά στάδια υποδιαιρείται η μεσόφαση και ποια γεγονότα πραγματοποιούνται στο καθένα; 

Κυτταρική Διαίρεση

1. Ποιες λειτουργίες των οργανισμών έχουν ως αφετηρία την κυτταρική διαίρεση; 

2. Ποιοι είναι οι βασικοί τύποι κυτταρικής διαίρεσης και σε ποια κύτταρα πραγματοποιείται ο καθένας;  

3. Πού αποσκοπεί η μίτωση και ποια είναι τα επιμέρους στάδιά της;  

4. Ποιο είναι το μεγαλύτερο σε διάρκεια στάδιο της μίτωσης και ποια γεγονότα εκτυλίσσονται σε αυτό;  

5. Ποια γεγονότα εκτυλίσσονται κατά το στάδιο της μετάφασης στη μίτωση; 

6. Ποια γεγονότα εκτυλίσσονται κατά το στάδιο της ανάφασης στη μίτωση; 

7. Ποια γεγονότα εκτυλίσσονται κατά το στάδιο της τελόφασης στη μίτωση; 

8. Σε τι αποσκοπεί η κυτταροπλασματική διαίρεση και πώς αυτή διαφοροποιείται μεταξύ ενός ζωικού και ενός φυτικού κυττάρου;  

9. Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου ενός κυττάρου;  

10.  Ποια είναι η βιολογική σημασία της μίτωσης; 

11.  Με ποιους μηχανισμούς διατηρείται σταθερό το είδος και ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στους οργανισμούς που αναπαράγονται με αμφιγονία; 

12.  Σε ποια κύτταρα πραγματοποιείται η μείωση, πόσες κυτταροδιαιρέσεις περιλαμβάνει και ποια είναι τα προϊόντα καθεμιάς;  

13.  Ποιο είναι το μεγαλύτερο σε διάρκεια στάδιο της μείωσης και ποια γεγονότα εκτυλίσσονται σε αυτό;  

14.  Ποια γεγονότα εκτυλίσσονται κατά το στάδιο της μετάφασης Ι; 

15.  Ποια γεγονότα εκτυλίσσονται κατά το στάδιο της ανάφασης Ι; 

16.  Ποια γεγονότα εκτυλίσσονται κατά το στάδιο της τελόφασης Ι;  

17.  Τι συμβαίνει κατά τη δεύτερη μειωτική διαίρεση;  

18.  Ποια είναι τα τελικά προϊόντα της μίτωσης σε αντιδιαστολή με τα τελικά προϊόντα της μείωσης ενός διπλοειδούς κυττάρου;  

19.  Ποια είναι η βιολογική σημασία της μείωσης;  

20.  Πώς γίνεται η κυτταρική διαίρεση στους προκαρυωτικούς οργανισμούς;  

1. Γιατί δυο γαμέτες είναι πολύ σπάνιο να είναι γενετικά όμοιοι;

Δύο γαμέτες είναι πολύ σπάνιο να είναι γενετικά όμοιοι λόγω της διαδικασίας της μείωσης, η οποία προάγει τη γενετική ποικιλομορφία μέσα από τους εξής μηχανισμούς:

α. Ανεξάρτητος συνδυασμός χρωμοσωμάτων:
Κατά την ευθυγράμμιση των ομόλογων χρωμοσωμάτων στη μετάφαση Ι, τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται τυχαία προς αντίθετους πόλους. Αυτό σημαίνει ότι ο κάθε γαμέτης περιέχει έναν τυχαίο συνδυασμό μητρικών και πατρικών χρωμοσωμάτων. Ο αριθμός πιθανών συνδυασμών είναι 2ⁿ, όπου n ο αριθμός των ομόλογων ζευγών.

β. Επιχιασμός:
Κατά την πρόφαση Ι της μείωσης, τα ομόλογα χρωμοσώματα ανταλλάσσουν τμήματα DNA μέσω του φαινομένου του επιχιασμού. Αυτό δημιουργεί νέους συνδυασμούς γονιδίων στα χρωμοσώματα, κάνοντας κάθε γαμέτη μοναδικό.

Επιπλέον, κατά την αναπαραγωγή, ο συνδυασμός ενός γαμέτη από τον έναν γονέα με έναν γαμέτη από τον άλλο γονέα αυξάνει ακόμα περισσότερο την ποικιλία.

2. Διαφορές Μίτωσης και Μείωσης

Α. Αριθμός κυτταρικών διαιρέσεων:

Στη μίτωση πραγματοποιείται μία κυτταρική διαίρεση, ενώ στη μείωση λαμβάνουν χώρα δύο διαδοχικές διαιρέσεις (μείωση Ι και μείωση ΙΙ).

Β. Αριθμός θυγατρικών κυττάρων:

Η μίτωση παράγει δύο γενετικά πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα, ενώ η μείωση παράγει τέσσερα θυγατρικά κύτταρα με γενετική ποικιλομορφία.

Γ. Ποσότητα γενετικού υλικού:

Στη μίτωση, τα θυγατρικά κύτταρα έχουν διπλοειδή αριθμό χρωμοσωμάτων (2n), ίδιο με το μητρικό κύτταρο. Στη μείωση, τα θυγατρικά κύτταρα έχουν απλοειδή αριθμό χρωμοσωμάτων (n).

Δ. Γενετική ποικιλομορφία:

Η μίτωση δεν δημιουργεί γενετική ποικιλομορφία (τα κύτταρα είναι πανομοιότυπα), ενώ στη μείωση συμβαίνουν ανασυνδυασμοί γενετικού υλικού (επιχιασμός), που οδηγούν σε γενετική διαφοροποίηση.

Ε. Ρόλος:

Η μίτωση είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη, επιδιόρθωση και ανανέωση των σωματικών κυττάρων. Η μείωση, αντίθετα, είναι απαραίτητη για την παραγωγή γαμετών (ωαρίων και σπερματοζωαρίων) κατά την αναπαραγωγή.