Βιοχημεία - Βιβλίο Μαθητή
Κεφάλαιο 6: Η ροή της γενετικής πληροφορίας Κεφάλαιο 8: Σάκχαρα Επιστροφή στην αρχική σελίδα του μαθήματος
Εικόνα
Κεφάλαιο 7
Βασικές αρχές μεταβολισμού
7.1. Εισαγωγή

Εάν παρατηρήσουμε τις δραστηριότητες των διάφορων ειδών του ζωικού βασιλείου, μπορούμε εύκολα να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι όλα τα είδη αφιερώνουν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους για να προμηθευτούν την τροφή τους. Αυτό συμβαίνει επειδή, η τροφή αποτελεί για τους ζωικούς οργανισμούς τη μοναδική πηγή ενέργειας, η οποία είναι απαραίτητη για την κίνηση, την αναπαραγωγή, την ανάπτυξη και γενικότερα την τέλεση όλων των λειτουργιών που απαιτούνται για τη διατήρηση της ζωής και τη διαιώνιση του είδους. Παράλληλα, με την τροφή οι οργανισμοί προμηθεύονται από το περιβάλλον τα δομικά υλικά τα οποία τους χρειάζονται για τη συντήρηση της δομής και την εξασφάλιση της κυτταρικής λειτουργικότητας, αλλά και για τη δημιουργία νέων κυττάρων κατά την εμβρυογένεση και την ανάπτυξη.

Ο καθοριστικός ρόλος της τροφής για τη διατήρηση της ζωής γεννά αυτόματα δύο βασικά ερωτήματα που πραγματεύεται η Βιοχημεία:

  • Με ποιο τρόπο τα κύτταρα αντλούν ενέργεια και δομικά υλικά από τα τροφικά μόρια που προμηθεύονται από το περιβάλλον;
  • Με ποιο τρόπο τα κύτταρα χρησιμοποιούν τις δομικές μονάδες της τροφής για τη βιοσύνθεση των μακρομορίων τους;

Οι διεργασίες αυτές επιτελούνται από ένα εξαιρετικά ολοκληρωμένο δίκτυο χημικών αντιδράσεων, που είναι γνωστές συνολικά ως μεταβολισμός.

Περισσότερες από χίλιες ενζυμικές αντιδράσεις γίνονται σε έναν απλό μονοκύτταρο οργανισμό, όπως το βακτήριο Ε. coli. Αυτό το φάσμα των αντιδράσεων μπορεί με μια πρώτη ματιά να φαίνεται κατακλυσμιαίο, παρ όλα αυτά όμως μία λεπτομερής εξέταση αποκαλύπτει ότι ο μεταβολισμός έχει ένα λογικό σχεδιασμό που περιέχει πολλές κοινές, στερεότυπες αντιδράσεις, οι οποίες επαναλαμβάνονται. Έτσι ο αριθμός των αντιδράσεων στο μεταβολισμό είναι μεγάλος, αλλά τα είδη των αντιδράσεων είναι σχετικά λίγα. Επιπλέον μια ομάδα από εκατό μόρια, περίπου, παίζει έναν κεντρικό ρόλο σε όλες τις μορφές της ζωής και οι διάφορες μεταβολικές πορείες ρυθμίζονται με κοινούς τρόπους. Σκοπός αυτού του κεφαλαίου είναι να παρουσιάσει μερικές από τις αρχές του μεταβολισμού.

 
7.2. Το ΑΤΡ ως πρότυπο μίας πλούσιας σε ενέργεια ένωσης

Οι ζωντανοί οργανισμοί απαιτούν συνεχώς παροχή ενέργειας. Οι αυτότροφοι οργανισμοί προσλαμβάνουν ενέργεια από τον ήλιο, ενώ οι ετερότροφοι την προμηθεύονται από τη διάσπαση των τροφών. Η ενέργεια που παράγεται από τον ήλιο και τη διάσπαση των τροφών, για να μπορεί να είναι εκμεταλλεύσιμη από τους οργανισμούς, πρέπει να μετατραπεί σε μία ειδική μορφή. Η ειδική αυτή μορφή αποθήκευσης της ενέργειας είναι η τριφωσφορική αδενοσίνη (ΑΤΡ).

Το ΑΤΡ αποτελείται από μία βάση πουρίνης, την αδενίνη, ένα σάκχαρο, τη ριβόζη, και μία τριφωσφορική μονάδα (σχήμα 7.1).

Η τριφωσφορική ρίζα είναι η αιτία που το ΑΤΡ είναι ένα πλούσιο ενεργειακά μόριο. Όταν το ΑΤΡ διασπάται σε διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) και φωσφορικό ιόν (Pi), ελευθερώνεται μεγάλο ποσό ενέργειας της τάξης των 7.3 kcal/mol.

ATP + H2O Εικόνα ADP + Pi

 

Σχήμα 7.1. Δομή της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ). Αποτελείται από αδενίνη (μπλε), ριβόζη (κίτρινο) και μία τριφωσφορική μονάδα (κόκκινο).
Σχήμα 7.1. Δομή της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ). Αποτελείται από αδενίνη (μπλε), ριβόζη (κίτρινο) και μία τριφωσφορική μονάδα (κόκκινο).

Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την υδρόλυση του ΑΤΡ χρησιμοποιείται για τη σύνθεση βιομορίων και μακρομορίων από απλούστερα μόρια, την κίνηση, τη μεταφορά νευρικών ερεθισμάτων, τη μεταφορά συστατικών μέσα και έξω από το κύτταρο και γενικά για την προαγωγή αντιδράσεων που απαιτούν ενέργεια. Με τη σειρά του το ΑΤΡ σχηματίζεται από ADP και Pi, όταν μόρια καυσίμων οξειδώνονται στους ετερότροφους οργανισμούς ή όταν το φως παγιδεύεται από τους φωτότροφους οργανισμούς. Αυτός ο κύκλος ATP-ADP είναι ο βασικός τρόπος ανταλλαγής της ενέργειας στα βιολογικά συστήματα.

Εικόνα

Δικαιολογημένα λοιπόν το ΑΤΡ θεωρείται ως το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου. Το ΑΤΡ είναι ο βασικός, άμεσος δότης ενέργειας του κυττάρου. Δε χρησιμοποιείται ως μακροπρόθεσμη μορφή αποθήκευσης ενέργειας. Αυτό το ρόλο τον διεκπεραιώνουν άλλες ενώσεις, όπως θα δούμε σε επόμενα κεφάλαια. Συνήθως ένα μόριο ΑΤΡ καταναλώνεται μέσα σε ένα λεπτό από το σχηματισμό του. Ένας άνθρωπος εν ηρεμία καταναλώνει πάνω από 40Kg ΑΤΡ σε 24 ώρες. Σε περιπτώσεις έντονης σωματικής καταπόνησης ο ρυθμός κατανάλωσης του ΑΤΡ μπορεί να φτάσει το 0.5 Kg ανά λεπτό.

7.3. Αναβολισμός - καταβολισμός

Ο μεταβολισμός έχει δύο σκέλη, τον καταβολισμό και τον αναβολισμό. Η διάσπαση των μακρομορίων σε απλούστερες ενώσεις ονομάζεται καταβολισμός και συνοδεύεται συνήθως με παράλληλη απελευθέρωση ενέργειας. Σ αυτή τη μεταβολική πορεία τα μόρια οξειδώνονται παρέχοντας τα ηλεκτρόνιά τους στα συνένζυμα NAD+ (νικοτιναμιδο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο) ή FAD (φλαβινο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο), τα οποία ανάγονται σε NADH ή FADH2 αντίστοιχα. Η επανοξείδωση των ανηγμένων συνενζύμων συνδέεται με τη φωσφορυλίωση του ADP σε ΑΤΡ, δηλαδή με την παραγωγή ενέργειας, (βλέπε 10.4)

 

Η βιοσύνθεση βιομορίων από μικρότερες πρόδρομες ουσίες ονομάζεται αναβολισμός. Για την πραγματοποίηση των αντιδράσεων αυτών καταναλώνεται ενέργεια, η οποία αποθηκεύεται στους χημικούς δεσμούς των βιομορίων που συντίθενται. Η μεταβολική αυτή πορεία περιλαμβάνει αναγωγικές αντιδράσεις, για την πραγματοποίηση των οποίων ως δότης ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται το NADPH (νικοτιναμιδο-αδενινο-φωσφορικο-δινουκλεοτίδιο).

Εικόνα
7.4. Τα συνένζυμα των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων

Οι οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις του μεταβολισμού χρησιμοποιούν ως συνένζυμα οργανικές ενώσεις που παράγονται από βιταμίνες του συμπλέγματος Β.

Σχήμα 7.2. Δομές των οξειδωμένων μορφών των συνενζύμων NAD+(Α) και FAD (Β). Το δραστικό τμήμα των συνενζύμων αυτών είναι ο δακτύλιος του νικοτιναμιδίου του NAD+ (πράσινο) και ο δακτύλιος της ισοαλλοξαζίνης (πράσινο). Όταν το κόκκινο υδρογόνο του NAD+ αντικατασταθεί με τη φωσφορική ρίζα προκύπτει το NADP+.
Σχήμα 7.2. Δομές των οξειδωμένων μορφών των συνενζύμων NAD+ (Α) και FAD (Β). Το δραστικό τμήμα των συνενζύμων αυτών είναι ο δακτύλιος του νικοτιναμιδίου του NAD+ (πράσινο) και ο δακτύλιος της ισοαλλοξαζίνης (πράσινο). Όταν το κόκκινο υδρογόνο του NAD+ αντικατασταθεί με τη φωσφορική ρίζα προκύπτει το NADP+ .
Σχήμα 7.3. Αντιδράσεις των ενεργών τμημάτων των συνενζύμων NAD<sup>+ </sup> (Α) και FAD (Β) κατά την οξείδωση ενός υποστρώματος (ΧΗ<sub>2</sub>)
Σχήμα 7.3. Αντιδράσεις των ενεργών τμημάτων των συνενζύμων NAD+ (Α) και FAD (Β) κατά την οξείδωση ενός υποστρώματος (ΧΗ2)

Τα συνένζυμα αυτά δρουν ως φορείς υδρογόνου και ηλεκτρονίων. Τα κυριότερα είναι το νικοτιναμιδο-αδενινο- δινουκλεοτίδιο (NAD+ ), το φωσφορικό νικοτιναμιδο- αδενινο-δινουκλεοτίδιο (NADP+ ) και το φλαβινο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο (FAD) (σχήμα 7.2).

Κατά την οξείδωση ενός υποστρώματος το NAD+ δέχεται έναν ιόν υδρογόνου και ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων και ανάγεται σε NADH.

NAD+ + 2e- + H+ → NADH
 

To FAD δέχεται δύο ιόντα υδρογόνου και δύο ηλεκτρόνια από το υπόστρωμα που οξειδώνει και μετατρέπεται σε FADH2.

FAD+ + 2e- +2H+ → FADH2

Αφού κατά την οξείδωση των υποστρωμάτων το NAD+ ανάγεται σε NADH και το FAD σε FADH2 (σχήμα 7.3), για να επανέλθουν στην αρχική τους κατάσταση τα ανηγμένα συνένζυμα πρέπει να επανοξειδωθούν

Σχήμα 7.4. Τα στάδια παραγωγής ενέργειας κατά την διάσπαση των κυριότερων τροφικών μορίων.
Σχήμα 7.4. Τα στάδια παραγωγής ενέργειας κατά την διάσπαση των κυριότερων τροφικών μορίων.

Η οξείδωση αυτή επιτυγχάνεται με τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το NADΗ ή το FADH2 στο μοριακό οξυγόνο μέσω της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων. Η οξείδωση αυτή συνδέεται, όπως θα δούμε στο κεφάλαιο της αναπνευστικής αλυσίδας, με τη σύνθεση ΑΤΡ από ADP και ανόργανο φωσφορικό.

Στις πιο πολλές βιοσυνθετικές αντιδράσεις (αναγωγικές αντιδράσεις) ως δότης ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται το NADPH. Η ανηγμένη μορφή του συνενζύμου αυτού σχηματίζεται στους αυτότροφους οργανισμούς κυρίως κατά τη φωτοσύνθεση, ενώ στους ετερότροφους οργανισμούς από μία μεταβολική πορεία που

 

ονομάζεται δρόμος των φωσφορικών πεντοζών

7.5. Παραγωγή ενέργειας από την διάσπαση των τροφών

Στο σημείο αυτό θα προσπαθήσουμε να δώσουμε μια εποπτική εικόνα της μεταβολικής πορείας παραγωγής ενέργειας από την οξείδωση των τροφών. Τις λεπτομέρειες αυτής της διαδικασίας θα εξετάσουμε στα επόμενα κεφάλαια.

Στο πρώτο στάδιο τα μακρομόρια της τροφής διασπώνται απελευθερώνοντας τις δομικές τους μονάδες. Οι πρωτεΐνες υδρολύονται στα αντίστοιχα είκοσι αμινοξέα, οι πολυσακχαρίτες διασπώνται σε απλά σάκχαρα, όπως η γλυκόζη, και τα λίπη αποικοδομούνται σε γλυκερόλη και λιπαρά οξέα (σχήμα 7.4). Στη φάση αυτή δεν παράγεται ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση του ΑΤΡ.

Στο δεύτερο στάδιο οι δομικές μονάδες των μακρομορίων της τροφής αποικοδομούνται σε απλούστερες μονάδες, από τις οποίες οι περισσότερες μετατρέπονται σε ακετυλοσυνένζυμο Α (για συντομία γράφεται ακετυλο-CοΑ). Το μόριο αυτό αποτελεί ένα κεντρικό μεταβολικό προϊόν, του οποίου η ακετυλομάδα συνδέεται μέσω ενός δεσμού πλούσιου σε ενέργεια, στο συνένζυμο Α. Έτσι το ακετυλο-CοΑ μεταφέρει μία ενεργοποιημένη ακετυλομάδα, όπως ακριβώς το ΑΤΡ μεταφέρει μία ενεργοποιημένη φωσφορική ομάδα, (σχήμα 7.5). Στο στάδιο αυτό παράγεται μία μικρή ποσότητα ΑΤΡ σε σύγκριση με αυτήν που παράγεται στο τρίτο στάδιο.

Το τρίτο στάδιο αποτελείται από τον κύκλο του κιτρικού οξέος και από την οξειδωτική φωσφορυλίωση, που είναι οι τελικές κοινές πορείες της οξείδωσης των

Σχήμα 7.5. Δομή του ακετυλο- CoA.
Σχήμα 7.5. Δομή του ακετυλο- CoA.

καυσίμων μορίων. Το ακετυλο-ΟοΑ τροφοδοτεί τον κύκλο του κιτρικού οξέος, μέσω του οποίου η ακετυλομάδα του οξειδώνεται σε CO2 και παράγονται ανηγμένα συνένζυμα NADH και FADH2 Στη συνέχεια καθώς τα ηλεκτρόνια των συνενζύμων αυτών ρέουν προς το οξυγόνο σχηματίζεται ΑΤΡ, με μία διεργασία που ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση. Στο στάδιο αυτό σχηματίζεται και η μεγαλύτερη ποσότητα ΑΤΡ που παράγεται από τη διάσπαση των τροφών.

7.6. Αρχές της ρύθμισης του μεταβολισμού

Είδαμε ότι ο μεταβολισμός έχει να εκπληρώσει δύο κύριες αποστολές:

  • Πρέπει να παράγει τα ενδιάμεσα προϊόντα που χρειάζονται για τη σύνθεση των διάφορων χημικών συστατικών του οργανισμού.
  • Πρέπει να προμηθεύσει το κύτταρο με τη χημική ενέργεια, στη μορφή του ΑΤΡ, που είναι απαραίτητη για τη βιοσύνθεση και τη διατήρηση των πολύπλοκων δομών του, καθώς και για ειδικές λειτουργίες.

Οι αποστολές αυτές πρέπει να επιτευχθούν με προσφορά τροφής, που παρουσιάζει διακυμάνσεις τόσο από ποιοτική όσο και από ποσοτική άποψη. Είναι λοιπόν φανερό ότι για την επίτευξη των παραπάνω στόχων οι ενζυμικές αντιδράσεις πρέπει να επιτελούνται με τάξη, ρύθμιση και συντονισμό.

Το πολύπλοκο δίκτυο των αντιδράσεων σ’ ένα κύτταρο συντονίζεται και ρυθμίζεται με ακρίβεια. Οι κυριότεροι τρόποι ρύθμισης του μεταβολισμού είναι:

  • Αλλοστερικές αλληλεπιδράσεις. Ο τρόπος αυτός περιλαμβάνει την αναστολή ή την ενεργοποίηση ενός ενζύμου από ένα μεταβολίτη, που δε δεσμεύεται στο ενεργό κέντρο αλλά σε μία διαφορετική θέση του ενζύμου, επηρεάζοντας έτσι την ενζυμική ενεργότητα.
  • Επίπεδα ενζύμων. Όπως οι δραστικότητες, έτσι και oi ποσότητες ορισμένων ενζύμων ελέγχονται. Ο ρυθμός της σύνθεσης και της αποικοδόμησης μερικών ρυθμιστικών ενζύμων καθορίζεται από ορμονικές επιδράσεις.
 
  • Ομοιοπολικές τροποποιήσεις. Εκτός από τις αλλοστερικές αλληλεπιδράσεις ορισμένα ρυθμιστικά ένζυμα ελέγχονται και με ομοιοπολικές τροποποιήσεις, συνήθως φωσφορυλιώσεις σε αμινοξικά κατάλοιπα σερίνης.
  • Διαμερισματοποίηση. Η υποδιαίρεση του κυττάρου σε διαφορετικούς χώρους, δηλαδή η διαμερισματοποίηση, αποτελεί ένα σημαντικό τρόπο ελέγχου διαφορετικών μεταβολικών δρόμων. Για παράδειγμα, η γλυκόλυση συντελείται στο κυτταρόπλασμα, ενώ ο κύκλος του κιτρικού οξέος στα μιτοχόνδρια.
  • Μεταβολικές εξειδικεύσεις των οργάνων. Σε αναλογία με την εξειδίκευση ορισμένων οργανιδίων του κυττάρου για καθορισμένες βιοχημικές λειτουργίες, η ρύθμιση και ο συντονισμός διαφορετικών βιοχημικών δρόμων στους ανώτερους ευκαρυωτικούς οργανισμούς γίνεται και από την κατανομή εργασίας μεταξύ των διαφόρων οργάνων.

Ο καταμερισμός αυτός είναι γνωστός εδώ και πολύ καιρό, και αποσκοπεί στην καλύτερη λειτουργία του οργανισμού. Σε ένα όργανο δηλαδή μπορεί να επιτελούνται ορισμένες μόνο βιοχημικές αντιδράσεις, έτσι ώστε ο μεταβολισμός να προσαρμόζεται στις ειδικές ανάγκες και απαιτήσεις εκείνου του οργάνου. Οι λειτουργίες των διάφορων οργάνων μπορεί να χαρακτηριστούν ως εξής:
α. Στόμαχος: Πέψη
β. Έντερο: Απορρόφηση
γ. Νεφροί: Απέκκριση
δ. Πνεύμονες: Ανταλλαγή αερίων
ε. Αίμα: Μέσο μεταφοράς
στ. Ήπαρ: Κεντρικό όργανο μεταβολισμού
ζ. Μύες: Μετατροπή χημικής ενέργειας σε μηχανική(κίνηση)
η. Οστά και συνδετικός ιστός: Στήριξη του οργανισμού
θ. Νευρικό σύστημα: Αποδοχή και μεταβίβαση ερεθισμάτων
ι. Ενδοκρινείς αδένες: Παραγωγή ορμονών.

  • Ορμονική ρύθμιση: Στη ρύθμιση του μεταβολισμού μέσω ορμονών θα αναφερθούμε στο κεφάλαιο των ορμονών, αφού πρώτα εξετάσουμε τις ορμόνες γενικότερα.
Περίληψη
Οι διάφοροι οργανισμοί προσλαμβάνουν ενέργεια από το περιβάλλον τους και μετατρέπουν τις τροφές σε συστατικά των κυττάρων τους με ένα πάρα πολύ καλά οργανωμένο δίκτυο χημικών αντιδράσεων που ονομάζεται μεταβολισμός και διακρίνεται στον αναβολισμό και στον καταβολισμό. Τα κυριότερα μόρια του μεταβολισμού είναι κοινά σε όλα τα είδη της ζωής.
Το ΑΤΡ και τα συνένζυμα NAD+, FAD kai NADP+ αποτελούν βασικά μόρια που συναντάμε σε πολλές μεταβολικές αντιδράσεις. Αν και εμφανίζουν δομικές ομοιότητες, εντούτοις επιτελούν διαφορετικούς ρόλους. Το ΑΤΡ αποτελεί το ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου, ενώ τα συνένζυμα παίρνουν μέρος στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις μεταφέροντας ηλεκτρόνια και ιόντα υδρογόνου.
Κατά την απόσπαση ενέργειας από τις τροφές στους αερόβιους οργανισμούς διακρίνουμε τρία στάδια. Κατά το πρώτο στάδιο τα μεγάλα τροφικά μόρια διασπώνται σε μικρότερα αμινοξέα, σάκχαρα και λιπαρά οξέα. Κατά το δεύτερο στάδιο τα μικρότερα μόρια μετατρέπονται σε απλούστερες μονάδες, όπως το ακετυλο-CοΑ. Το τρίτο στάδιο περιλαμβάνει τον κύκλο του κιτρικού οξέος και την οξειδωτική φωσφορυλίωση, και έχει ως στόχο την πλήρη οξείδωση των μορίων με ταυτόχρονη δημιουργία ενέργειας στη μορφή του ΑΤΡ.
Για την επίτευξη των στόχων του μεταβολισμού είναι απαραίτητη η ύπαρξη μηχανισμών ελέγχου και ρύθμισης. Μεταξύ των διαφόρων τρόπων ρύθμισης διακρίνουμε τον έλεγχο της ενεργότητας ορισμένων ενζύμων με αλλοστερικές αλληλοεπιδράσεις και ομοιοπολικές τροποποιήσεις. Η διαμερισματοποίηση του κυττάρου και οι εξειδικεύσεις των διάφορων οργάνων συνεισφέρουν επίσης στη μεταβολική ρύθμιση.
Ερωτήσεις - ασκήσεις - προβλήματα
  1. Αναφέρετε τις κύριες αποστολές που εκπληρώνει ο μεταβολισμός.
  2. Αναφέρετε τα συστατικά από τα οποία δομείται το ΑΤΡ και περιγράψτε τον κύκλο ΑΤΡ- ADP ως το βασικό τρόπο ανταλλαγής ενέργειας στα βιολογικά συστήματα.
  3. Τοποθετήστε στο κατάλληλο πλαίσιο του διαγράμματος τους όρους: κίνηση, φωτοσύνθεση, αναβολισμός, οξείδωση μακρομορίων, βιοσύνθεση, καταβολισμός.
Εικόνα
  1. Σημειώστε με Σ (σωστό) ή Λ (Λάθος) την άποψή σας για τις παρακάτω προτάσεις:
    α. Οι αντιδράσεις του καταβολισμού συνοδεύονται με παράλληλη απελευθέρωση ενέργειας.
    β. Το ΑΤΡ αποτελείται από την βάση της αδενίνης , μία ριβόζη και μία μονοφωσφορική ομάδα.
    γ. Το ΑΤΡ αποτελεί κύριο άμεσο δότη ενέργειας στα βιολογικά συστήματα.
    δ. Στις περισσότερες βιοσυνθετικές αντιδράσεις ως δότης ηλεκτρονίων χρησιμοποιείται το FADH2
  2. Τοποθετήστε τα κατάλληλα συνένζυμα (με οξειδωμένη ή ανοιγμένη μορφή) στο σχήμα που ακολουθεί:
Εικόνα
  1. Το NADP+ διαφέρει από το NAD+, γιατί:
    α.Χρησιμοποιείται ως συνένζυμο των βιοσυνθετικών αντιδράσεων.
    β.Περιέχει μία επιπλέον φωσφορική ομάδα.
    γ.Δεν περιέχει τη βάση της αδενίνης.
    δ.Μεταφέρει μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων ανά μόριο συνενζύμου.
  2. Αντιστοιχίστε τα μόρια της αριστερής στήλης με τις δομικές και λειτουργικές ιδιότητες τους (δεξιά στήλη)
    α. ATP
    β. FAD
    γ. NAD+
    δ. CoA
      1. αδενίνη
    2. μεταφορέας ηλεκτρονίων
    3. ριβόζη
    4. μεταφορέας φωσφορικής ομάδας
    5. μεταφορέας ακετυλομάδας.
  3. Τοποθετήστε τους όρους: οξειδωτική φωσφορυλίωση, ακετυλο-CοΑ, μονομερές, κύκλος του κιτρικού οξέος, ΑΤΡ, τροφικό μόριο και O2στη σωστή σειρά και δημιουργήστε ένα σχήμα που να απεικονίζει την μεταβολική πορεία παραγωγής ενέργειας από την οξείδωση των τροφών.
  4. Ποια η σημασία της διαμερισματοποίησης του κυττάρου για το μεταβολισμό;
 
  1. Συμπληρώστε τα κενά στις παρακάτω στήλες, έτσι ώστε να αντιστοιχίσετε τα όργανα που αναφέρονται στην αριστερή στήλη με τις λειτουργίες που επιτελούν και αναφέρονται στην δεξιά στήλη.

    α. έντερο
    β. ...............
    γ. ενδοκρινείς αδένες
    δ. ...............
    ε. αίμα
    στ. ...............
    1. ...............
    2. απέκκριση
    3. ...............
    4. κίνηση
    5. ...............
    6. μεταβίβαση ερεθισμάτων.
  1. Σε ένα ερυθροκύτταρο η συγκέντρωση της γλυκόζης είναι 5 x 10-3M και ο όγκος του κυττάρου 1,5 x 10-16 mm3. Αν η οξείδωση της γλυκόζης αποδίδει 686 Kcal/mol υπολογίστε το ποσό θερμότητας που μπορεί να δημιουργηθεί από την πλήρη οξείδωση της διαθέσιμης γλυκόζης του ερυθροκυττάρου.
  2. Σε ένα τυπικό κύτταρο οι συγκεντρώσεις των συνενζύμων NAD+ και FAD είναι κατά πολύ χαμηλότερες σε σχέση με τον αριθμό των μορίων που μπορούν να οξειδωθούν. Με βάση αυτή την παρατήρηση, τι μπορείτε να εισηγηθείτε για το ρυθμό της οξείδωσης και αναγωγής των συνενζύμων αυτών;
Ας ερευνήσουμε

Οι τροφικές ανάγκες ενός ατόμου ποικίλλουν ανάλογα με το ποσό ενέργειας που καταναλώνεται και εκείνο που χρειάζεται για την ανάπτυξη και υποστήριξη της λειτουργίας οργάνων και ιστών. Αναζητώντας από άλλες πηγές τις ημερήσιες συνιστώμενες ανάγκες σε θερμίδες και τις ποσότητες των βασικών τροφικών μορίων (υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες) που τις εξασφαλίζουν, σχηματίστε έναν πίνακα με τα στοιχεία αυτά για τέσσερις διαφορετικές ομάδες ανθρώπων: μικρά παιδιά, εφήβους, ενήλικες που κάνουν καθιστική ζωή και ενήλικες με έντονη μυϊκή δραστηριότητα. Σχολιάστε τα στοιχεία του πίνακα.