Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Biológia Feladatok és Megoldások 3

2008.02.02

Biológia Feladatok és Megoldások 3

 

 

Biokémia

 

1, Írjuk fel a fotoszintézis és a légzés egyenletét! Milyen szerepe van a víznek?

 

                                     

                                            Fotoszintézis

       6 H2O+6CO2                                      C6 H12O6+O2 

                                                Légzés

 

A víz kis viszkozitása miatt szállítóközegnek is alkalmas, gondoljunk a vérre vagy a növényekben áramló folyadékokra. A víz kémiai reakciók kiindulási anyagaként vagy végterméként is jelentős. Fotoszintéziskor felhalmozódik, légzéskor viszont felszabadul.

 

2, Milyen szervetlen összetett ionok játszanak fontos szerepet az emberi testben?

 

Az összetett ionok közül viszonylag nagy mennyiségű foszfátion van a szervezetünkben, mert a vízben oldhatatlan kalcium-foszfát [Ca3(PO4)2] alkotja a csontok szilárd anyagát. A légzéssorán keletkező szén-dioxid (CO2) vízben oldva szénsavat (H2CO3) hoz létre, amely egyensúlyi folyamatban oxónium-(H3O+) és hidrogén -karbonát-ionra (HCO3-) bomlik.

 

3, igaz-e, hogy a szervezetben a nátrium kevésbé fontos elem, mint a szén?

 

  Igaz, mert a szén teszi ki az élőlények tömegének 99%-át.

 

4, Beszéljünk az emberi sejtek kémhatásáról és a kémhatást stabilizáló pufferrendszerekről?

 

 

A víz autoprotolízisével két ion keletkezik, az oxóniumion (H3O+) és a hidroxidion (OH-):

 

H2O+H2O                     H3O++ OH-          

 

 

 

Tiszta vízben a keletkezet ionok mennyisége egyforma, koncentrációjuk 10-7 mol/dm3. Ezt a koncentrációt egyszerűbben is kifejezhetjük a pH értékével. A pH az oxóniumionok (vízmolekulához kapcsolt hidrogénionok, innen a pH-ban a H) koncentrációjának tízes alapú negatív logaritmusa (a tiz kitevője negatív előjelel.) Azaz tiszta vízben a pH érték 7. A víz autoprotolízise egyensúlyra vezető folyamat. Ebből két dolog következik. Az egyik az, hogy az oxóniumionok és a hidroxidionok koncentrációinak szorzata állandó; a másik, pedig az, hogy az egyensúly eltolható. A folyamatra felírható az egyensúlyi állandó, ahol [ H3O+], [OH-] és [H2O] az egyensúlyi koncentrációkat jelenti mol/dm3-ben. Minthogy K állandó érték, amennyiben a víz koncentrációja elég nagy tehát a víz koncentrációja is állandónak tekinthető-, akkor az oxóniumionok és a hidroxidionok koncentrációjának szorzata is állandó. Ennek értéke 10-14. (Ezért elegendő a pH értékével csak az oxóniumionok koncentrációját megadni, mert a hidroxidionok koncentrációja ebből könnyen kiszámítható.) A folyamat egyensúlyi jellegéből következik az is, hogy ha a tiszta vízhez kis mennyiségű savat adunk, akkor nő az oxóniumionok koncentrációja (pH <7), viszont ugyanilyen mértékben csökken a hidroxidionok koncentrációja; illetve fordítva. Az olyan vizes oldatot, amelyben az oxóniumionok túlsúlyban vannak, 7-nél kisebb pH-értékkel jellemezhető. Az ilyen oldatra azt mondjuk, savas kémhatású. A vizes oldatban hidroxidionok túlsúlya 7-nél nagyobb pH- értékkel fejezhető ki, az ilyen oldat lúgos kémhatású. A 7-es pH-jú oldat semleges kémhatású. Az ember sejtjeiben és vérében a kémhatás enyhén lúgos, pH =7,40 + 0,02. Ettől az értéktől + 0,4 eltérés már biztosan halálos! A puffer szót köznapi értelemben is használjuk: kiegyenlítő, hatáscsökkentő szerepű anyagot, folyamatot jelent. Kémiai szakszóként a puffer olyan anyagokat jelent, amelyek képesek a kémhatást megváltoztató folyamat hatását csökkenti. A pufferrendszert legalább két olyan ion vagy molekula alkotja, amelyet H+ felvételével vagy leadásával egymásba átalakulhatnak, és az átalakulás egyensúlyi folyamat. Ha pufferrendszerhez savat adunk, akkor növekszik az oldatban az oxóniumionok koncentrációja, és az a Le Chatelier-elv értelmében a pufferrendszer egyensúlyát az oxóniumionok mennyiségét csökkenő folyamat, azaz a felső nyíl irányába tolja el. Ez azt jelenti, hogy pufferrendszerhez hozzáadott sav kevésbé változtatja meg az oxóniumionok koncentrációját, illetve a kémhatást, mint ha pufferrendszer nem lenne jelen. Természetesen mindez a lúgokra is érvényes, hiszen a vizes oldatokban az oxóniumionok és a hidroxidionok koncentrációja összefügg. Az előbb bemutatott pefferrendszerhez lúgot adva, nő a hidroxidionok koncentrációja, ezzel összefüggésben csökken az oxóniumionok koncentrációja, ezért pufferrendszer egyensúlya a oxóniumion-képzés irányába, vagyis az alsó nyíl irányába tolódik el. Az élőlények sejtjeiben a fosztáfpufferek és a fehérjék amino és karboxilcsoportjainak pufferei a legfontosabbak. A vérben a szénsav puffernek van jelentős szerepe.

 

 

 

 

 

Lipidek

 

 

1, Mi a foszfatidok biológiai jelentősége?

 

A foszfatidmolekulák biológiai szerepe határhártyák kialakítása. A sejt belseje és a sejten kívüli tér is vizes közeg. Két vizes közeget nem lehet vízben oldódó molekulákkal elválasztani. A vízben nem oldódó molekulák viszont külön fázist képeznek. A foszfátidmolekulák éppen alkalmasak az elválasztásra, mert vizes közegben kettős réteget képeznek. A molekulák apoláris farki vége egymás felé néz, poláris feji részük, pedig a vizes közeg felé. A foszfátidmolekulák oldódási tulajdonságaik miatt nemcsak élő szervezetekben, hanem élettelen rendszerekben is képesek hártyákat.

 

2, Milyen összetételűek a lipidek?

 

A lipidek közé biológiai szerepüket tekintve igen különböző anyagok tartoznak: tartalék tápanyagok, sejtépítő anyagok, színanyagok, hormonok, vitaminok.       

 

3, Milyen a foszfatodok összetétele?

 

Felépítésük a zsírokhoz nagyon hasonló, de a glicerinen az egyik, szélső zsírsav helyére foszforsav kapcsolódik, és ahhoz még egy poláris csoport. A foszfátidmolekulának tehát a legnagyobb része a zsírsavláncból álló apoláris „farki” része, de van egy erősen poláris „feji” részük is.

 

4, Mi a zsírok biológiai jelentősége?

 

A zsír gyakorlati ismereteink szerint, biológiai szerepét tekintve tartalék tápanyag. A tartaléktápanyagot a szervezet oxigén felvételével elégeti. A raktározott molekula széntartalmának oxidálása során szén-dioxid (CO2), hidrogéntartalmának oxidálásával pedig (H2O) keletkezik, és az oxidálás során energia szabadul fel. Ha a szerves vegyületben már szénhez vagy hidrogénhez kapcsolt oxigén, akkor a többi oxidáció már csak kevesebb energiát szabadíthat fel, mint ha a vegyületek kizárólag szénből és hidrogénből áll.

 

5, Eddigi ismereteink alapján melyek a zsírban oldódó vitaminok?

 

Az eddigi ismereteink szerint a következő vitaminok képesek zsírban oldódni. Az A-vitamin, és a D-vitamin.    

 

 

 

6, Milyen csoportjai vannak a lipideknek, és milyen biológiailag fontos anyagok tartoznak ezekbe a csoportokba?

 

A lipidek egyik csoportját a lúgos hidrolízissel alkotó molekuláira bontható vegyületek képezik. Ide tartoznak a zsírok és az olajok, a foszfolipidek, a glikolipidek és a viaszok. A lipidek másik csoportja lúgos hidrolízissel nem bontható. Ide a szteroidok, a karotinoidok és a prosztaglandinok.

 

Szénhidrát

 

1, Honnan ered a szénhidrát elnevezés?

 

Az elnevezés onnan ered, hogy a szénhidrát szénből és vízből tevődik össze.

 

2, Mi a mono-,a di- és a poliszacharidok biológiai szerepe?

 

A monoszacharidok édes ízűek, vízben jól oldódó molekulák. Csalogatóanyagaként szerepelnek a gyümölcsökben, a nektárban. A monoszacharidok vizes oldataik formájában jól szállíthatók, ezért a vérben, a növények háncsszöveteiben monoszacharidokat találunk. A diszacharidok is édes ízűek, vízben jól oldódó molekulák. A mono- és diszacharidok a köznyelvben a cukrok. A poliszaharidok lebontásakor is először diszacharidok keletkeznek, és ezek bomlanak tovább monoszacharidokra. Nem édesek ízűek vízben nem oldódnak.

 

3, A glükóz molekulák 1%-a van csak nyitott formában, mégis a teljes glükóz mennyiség adja az ezüsttükörpróbát. Hogyan lehet ez?

 

Úgy hogy a glükóz nyitott formájának aldehid csoportja könnyen alakul karboxilcsoporttá, és közben a környezetében lévő anyagokat redukálja. Ezen alapul az úgynevezett redukáló cukrok kimutatására alkalmas Fhling- és az ezüsttükörpróbát.

 

4, adja-e a Feling-próbát a fruktóz?

 

A szervezettünk a fruktózt glükózzá alakítva használja fel.

 

Fehérjék

    

 

1, Hogyan működik az enzim?

 

Az enzimek hasonlóan működnek, mint a kémiában már megismert katalizátorok. Az enzimmolekulák felszínükön megkötik a rájuk jellemző reakció kiindulási anyagait. A kiindulási anyagok így egymáshoz olyan közel kerülnek, vagy molekuláik belső kötései úgy fellazulnak, hogy a reakció könnyen végbemegy. Az enzim felszínén kialakuló termék leválik az enzimről, és az enzim újra felhasználható.

 

2, Melyik élelmiszer tartalmaz sok fehérjét? Van-e fehérje a lisztben?

 

A következő élelmiszerben található fehérje, mint pl.: tojás, tej és tejtermékek. A lisztben igen is van fehérje és ez a búzában található siker.

 

3, Milyen alakúak a fehérje molekulák? Milyen biológiai szerepük van a különböző alakú fehérje molekulának?

 

A fehérje molekulák nem csak gömbbé csavarodhatnak össze, hanem fonalak is képződhetnek belőlük. Fehérje szálak alkotják a szőrt, a tollat, szaru, a selymet. Fehérje molekulák adják a bőr rugalmasságát (kollagént). A fehérjék képesek poláris felszínen belül apoláris belső magot létre hozni, ezért a fehérjék a vérben lipidek és az oxigén szállítására alkalmasak. A sejthártyába is beépülhetnek, és kapukat nyithatnak a foszfatidok zsírsavláncain keresztül a poláris molekulák áthaladásához.

 

4, Mi a jelentősége annak, hogy a fehérje molekula mérete a kolloid mérettartományba esik?

 

A kolloid méretű részecskék, vagyis a főleg a fehérjék a sejthártya lyukacskáin nem férnek át, ebből következik az ozmózis jelenség is.   

 

Nukleinsavak

 

 

1, Milyen feladatai vannak a DNS-molekulának?

 

 

 

A DNS az élőlények örökítő anyaga. Az egyed szempontjából az örökítő anyagnak egy életen át biztonságosan kell őriznie az élőlény felépítéséhez és működéséhez szükséges információkat, ugyanakkor azonban lehetővé kell tennie a megfelelő helyen és időpontban az adatok előhívását.

 

2, Hogyan vehető ki a DNS-ben tárolt információ?

 

A DNS-ból információt kivenni nem lehet, csak ki lehet másolni a szükséges adatokat.

 

3, Mi a RNS biológiai szerepe és hogyan készül a RNS polinukleotid-lánc?

 

A RNS juttatja el az információt a DNS-ről a felhasználás helyére. A RNS viszonylag rövid ideig működik csak a sejtben, nem kell az egyed élete végéig megmaradnia. Ezért elegendő, hogy egyetlen információhordozó szálból álljon, és megfelelően benne az egyszerűbben felépítő, de reakcióképesebb ribóz is. A RNS-molekula a DNS egy információs egységének a lenyomata. Hosszúsága több száz, esetleg ezer nukleotidegység.

 

4, Mi az ATP biológiai szerepe?

 

Az ATP (adenozin-trifoszfát) a sejt energiatároló molekulája. Információt nem hordoz, viszont mozgékonynak kell lennie. Egyetlen nukleotidegység módosított változata. Kell benne lenni egy olyan kötésnek, aminek a felbontása energia-felszabadító, létrehozása, pedig energiaelnyelő folyamat. Amikor az ATP lebomlik AMP-vé (adenozin-monofoszfáttá), akkor energia szabadul fel. Ez az energia a sejt kémiai reakcióihoz felhasználható. Természetesen az ATP felépítése energiát igényel. Olyan az ATP, mint egy akkumulátor, fel lehet tölteni energiával, azt tárolja, és más időben vagy a sejt másik részén az energia kivehető belőle.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5, Hasonlítsuk össze a DNS-és a RNS-molekula szerkezetét, biológiai szerepét!

 

 

RNS ribonukleinsav

DNS dezoxi-ribonukelinsav

Alapvegyületei

§        foszforsav (H3PO4)

§        ribóz

§        nitrogéntartalmú

gyűrűs bázisok

adenin

citozin

guanin

uracil

 

§        Foszforsav (H3PO4)

§        2-dezoxi-ribróz

§        nitrogéntartalmú

gyűrűs bázisok

adenin

citozin

guanin

    timin

 

nukleotidok ráma

80-3000

több millió

Előfordulása

Sejtmagban is, de főleg a sejtplazmában

csak a sejtmagban

Lánc

egy láncú

…cukor-foszforsav-cukor-foszforsav… lánc cukor molekuláihoz egy-egy bázis kapcsolódik

A bázisok sorrendje határozza meg a RNS szerkezetét

két láncú, kettős spirált alkot cukor-foszforsav-cukor-foszforsav láncok csavarodnak együtt fel, a cukormolekulához egy-egy bázis kapcsolódik, a két szálon lévő bázisok egymással, hidrogénkötéssel kapcsolódnak, a szemben lévő bázisok egymás komplementerei.

Az egyik szálon lévő adeninnel szemben a másik szálón csak timin lehet, guaninnal szemben csak citozin.

A DNS egyik szála meghatározza a másik (komplementer) szál összetételét (bázissorrendjét)

szerepe

hírvivő (szállítja az információt a fehérje szintézishez)

szállító (aminosavat szállít)

riboszóma alkotórésze

átörökítés

anyagcsere szabályozás

 

 

 

 

 

Az anyagcsere áttekintése

 

 

1, Mi az anyagcsere?

 

A többsejtű élőlények anyagcseréjét értelmezhetjük az egész szervezet szintjén is: vagyis az élőlény tápanyagokat vesz fel, azokat feldolgozza, majd a felesleges salakanyagokat leadja. Az anyagcserét értelmezhetjük azonban a sejtek szintjén is: hiszen az élőlény egyetlen sejtje is anyagokat vesz fel és ad le. Legszűkebben értelmezve az anyagcsere lényege különböző molekulák felépítése és lebontása.

 

2, Miért kell az élőlénynek állandóan energiát felvenniük?

 

Az élőlényeknek nem stabil rendszerek. Molekuláik energiadúsak, belső rendezettségük nagy, belsejükben anyagok áramlanak, ha mozognak, akkor munkát végeznek, növekedésükhöz és szaporodásukhoz, pedig újabb anyagok beépítése szükséges. Ennek az energiaigényes állapotnak a fenntartásához a környezetükből kell az energiát felvenniük.

 

3, Az mondják a kis gyermeknek: egyél, hogy nagyra nőjél! Miért kell annak is állandóan táplálkozni, aki már nem növekszik?

 

Az ember azért veszi magához mindennap a táplálékot, hogy amit mi táplálék formájában beviszünk azt ő, elégeti, és ez által energia képződik mely az emberi szervezet számra nélkülözhetetlen. És az energia mellet, a szervezetkülönböző vitaminokat is kinyer, a felvet táplálékból és ezt külön fel, használja és a nem szükséges vitaminokat a májban, raktározza el.

 

4, Milyen energiaforrások állnak az élőlények rendelkezésére itt a Földön?

 

Az élőlényeket fenntartó, működtető energia lehet a Nap fényenergiája, és lehet a táplálékként elfogyasztott szerves anyagok kötéseiben lévő kémiai energia is. Lényegében a fényenergiával működő élőlények a növények, a kémiai energiával működők az állatok.

 

5, Melyen, módon raktároznak energiát az élőlények?

 

Az élőlények a felvett energiát szerves anyagok, főleg lipidek és szénhidrátok szén-szén és szén-hidrogén kötéseiben raktározzák. Általában lipidek az állatok, szénhidrátokat, pedig a növények raktároznak nagyobb mennyiségben. A növények, a felvet fényenergia segítségével, úgy működtetik a szervezetünket, hogy amikor sok a fény, szénhidrátokat építenek; fényszegény időszakában, pedig a szénhidrátok lebontásából fedezik energia szükségletüket. Az állatok a felvett tápanyagokat lebontják és a lebontott anyagok kémiai kötéseiben lévő energiával, működtetik szervezetünket. Az éppen szükségesnél több energia főleg zsírmolekulában raktározódik. Tápanyagszegény időszakban a raktározott zsír bontásából kapott energiával tartják fenn magukat.

 

6, Mit jelent az, hogy egy élőlény autotróf, és mit hterotróf?

 

Autotróf: szervetlen anyagból tudja felépíteni a test saját anyagátit. A növények autotrófok. 

Heterotróf: csak más élőlény testéből vagy annak maradványából (szerves anyagból) tudja felépíteni a test anyagagát. Az álltok heterotrófok.

 

 

Lebontó folyamatok

 

1, Mi a lebontok szerepe?

 

A lebontó folyamatok célja egyrészt az energiaszolgáltatás, másrészt a felépítő folyamatokhoz szükséges kismolekulák, az úgynevezett köztestermékek létrehozása.

 

 

Hozzászólások

Hozzászólás megtekintése

Hozzászólások megtekintése

thaleila@gmail.com

(Évi, 2010.10.09 21:54)

Hali!

Köszi, hogy feltette ezt a nagyszerű jegyzetet/dolgozatot! :-)
Mr két napja jegyzetelek a biosz könyvemből, próbálom érthetővé tenni "a sejtet felépítő kémiai anyagok"-at.
Rátaláltam a dolgozatodra és sokminden megvilágosult.
Nagyon köszi Neked!