Βιολογία β λυκείου κορμού κεφάλαιο 3.1

1. ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ
3Ο
ΚΕΦΑΛΑΙΟ
Όλες οι διαδικασίες της ζωής απαιτούν ενέργεια

2. Ενέργεια
Η σχέση του ανθρώπου με την ενέργεια
είχε να κάνει κυρίως με τους τρόπους
παραγωγής και αξιοποίησής της, για τις
ανάγκες της καθημερινής ζωής.
Οι βιολόγοι διαπίστωσαν ότι η
κατανόηση της ενέργειας στους
οργανισμούς θα έδινε και απαντήσεις σε
ερωτήματα σχετικά με την ύπαρξη και
τη διατήρηση της ίδιας της ζωής.
Έτσι, αναπτύχθηκε ένας κλάδος της
Βιολογίας, η Βιοενεργητική.
Η Βιοενεργητική έχει ως αντικείμενο
της τη μελέτη του τρόπου με τον
οποίο οι οργανισμοί χρησιμοποιούν
την ενέργεια, για να υλοποιούν τις
δραστηριότητες της ζωής.

3. Οι οργανισμοί χρειάζονται ενέργεια για:
• Κίνηση,
• Αναπαραγωγή,
• Ανάπτυξη κ.λ.π.
Την ενέργεια αυτή την εξασφαλίζουν:
Οι ετερότροφοι οργανισμοί, τρώγοντας
άλλους οργανισμούς , (διασπούν τις
θρεπτικές ουσίες που περιέχονται μέσα σε
αυτούς)
Οι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί
δεσμεύουν ηλιακή ενέργεια και με απλές
ανόργανες ενώσεις, που βρίσκουν στο
περιβάλλον τους, συνθέτουν τις θρεπτικές
ουσίες που τους είναι απαραίτητες.
3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

4. Την ενέργεια και τα
υλικά που λαμβάνουν οι
οργανισμοί από το
περιβάλλον δεν μπορούν
να τα χρησιμοποιήσουν
άμεσα, αλλά πρέπει να
τα μετατρέψουν πρώτα
σε άλλες μορφές και στη
συνέχεια θα
χρησιμοποιηθούν για την
κατασκευή των
απαραίτητων στοιχείων
του οργανισμού.
Το σύνολο όλων αυτών
των αντιδράσεων το
ονομάζουμε
μεταβολισμό.
3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

5. 3.1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ
Ο μεταβολισμός έχει δύο σκέλη:
Τον καταβολισμό που
περιλαμβάνει τις αντιδράσεις
διάσπασης πολύπλοκων ουσιών σε
απλούστερες, με παράλληλη
απόδοση ενέργειας (εξώθερμες).
Τον αναβολισμό που
περιλαμβάνει αντιδράσεις σύνθεσης
πολύπλοκων χημικών ουσιών από
πιο απλές. Για την πραγματοποίησή
τους καταναλώνεται ενέργεια
(ενδόθερμες).
Η ενέργεια που παράγεται στα κύτταρα των οργανισμών
αποθηκεύεται σε χημικούς δεσμούς βιομορίων.
Με το μεταβολισμό τα κύτταρα και κατ’ επέκταση οι οργανισμοί,
διατηρούν σταθερές τις συνθήκες λειτουργίας τους.

6. Καταβολισμός και αναβολισμός τροφών

7. 3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Η μεταφορά
ενέργειας στα
κύτταρα
από το σημείο όπου
αυτή παράγεται
(αντιδράσεις
διάσπασης -
εξώθερμες)
στο σημείο όπου
καταναλώνεται
(αντιδράσεις
σύνθεσης -
ενδόθερμες)
επιτυγχάνεται με τη
σύζευξη
εξώθερμων με
ενδόθερμες
αντιδράσεις.
Εξώθερμη αντίδραση
Ενδόθερμη αντίδραση

8. 3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ
ΚΥΤΤΑΡΑ

9. 3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Η μεταφορά χημικής ενέργειας στα κύτταρα πραγματοποιείται από
το μόριο τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP). Το ΑΤΡ είναι ένα
τριφωσφορικό νουκλεοτίδιο.
Οι τρεις φωσφορικές
ομάδες (Ρ) βρίσκονται
σε σειρά και οι χημικοί
δεσμοί που ενώνουν τις
δύο τελευταίες
περικλείουν μεγάλο
ποσό ενέργειας.
Οι δεσμοί υψηλής ενέργειας είναι ασταθείς και εύκολα
διασπώνται με υδρόλυση.

10. Επειδή το ΑΤΡ μεσολαβεί στις συναλλαγές μεταξύ των κυτταρικών
διεργασιών που αποδίδουν και αυτών που καταναλώνουν ενέργεια,
χαρακτηρίζεται ως ενεργειακό νόμισμα.
3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Το ΑΤΡ παραλαμβάνει, μεταφέρει ενέργεια σε οποιοδήποτε μέρος του
κυττάρου και την αποδίδει γρήγορα με μία και μόνο χημική
αντίδραση.
Σ' αυτό βοηθά, η δυνατότητα σχηματισμού του από ADP
(διφωσφορική αδενοσίνη), ένα φωσφορικό οξύ και ενέργεια.
Η αντίδραση αυτή είναι αμφίδρομη.

11. • Το ΑΤΡ, ως άμεσος δότης ενέργειας για τα
κύτταρα, αναγεννάται συνεχώς από ADP και
φωσφορικό οξύ.
• Τα κύτταρα δηλαδή χρησιμοποιούν το ΑΤΡ σαν
ένα είδος επαναφορτιζόμενης μπαταρίας.
• Όταν η ενέργεια των «κυτταρικών μπαταριών -
ΑΤΡ» εξαντληθεί,
• οι «αποφορτισμένες μπαταρίες - ADP»
επαναφορτίζονται.
• Στη φύση αυτό γίνεται με δύο τρόπους:
• Με δέσμευση φωτεινής ενέργειας και
μετατροπή της σε χημική κατά τη
φωτοσύνθεση.
• Με ενέργεια που προέρχεται από αντιδράσεις
διάσπασης οργανικών ουσιών, όπως η
οξείδωση της γλυκόζης.
3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ

12. 3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ

13. 3.1 ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ
Το ΑΤΡ, ως άμεσος δότης ενέργειας για τα κύτταρα,
αναγεννάται συνεχώς από ADP και φωσφορικό οξύ.
VIDEO:
ΑΤΡ και
ΑDΡ

14. ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ
ΣΤΙΣ
ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ
ΤΟΥ
ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ

15. ΕΡΩΤΗΣΗ 1Η
Σημειώστε τρεις διαφορές ανάμεσα στον αναβολισμό και τον καταβολισμό.
ΑΠΑΝΤΗΣΗ:
1. Ο αναβολισμός περιλαμβάνει αντιδράσεις σύνθεσης πολύπλοκων χημικών
ενώσεων από απλούστερες ενώ ο καταβολισμός περιλαμβάνει αντιδράσεις
διάσπασης πολύπλοκων ενώσεων σε απλούστερες.
2. Ο αναβολισμός περιλαμβάνει ενδόθερμες αντιδράσεις ενώ ο καταβολισμός
εξώθερμες.
3. Κατά τον αναβολισμό παράγεται ADP ενώ στον καταβολισμό ATP.
ΕΡΩΤΗΣΗ 2Η
Παρατηρήστε το σχήμα που ακολουθεί και σημειώστε ποιες αντιδράσεις είναι
ενδόθερμες και ποιες εξώθερμες:
ΑΠΑΝΤΗΣΗ:
Η αντίδραση (α) είναι ενδόθερμη γιατί για να πραγματοποιηθεί απαιτείται ενέργεια
ενώ οι (β) και (γ) είναι εξώθερμες γιατί παράγουν ενέργεια.

16. ΕΡΩΤΗΣΗ 3Η
Γιατί το ΑΤΡ συγκαταλέγεται στα μόρια υψηλής ενέργειας; Εξηγήστε το βιολογικό του
ρόλο.
ΑΠΑΝΤΗΣΗ:
Το ΑΤΡ είναι ένα τριφωσφορικό νουκλεοτίδιο με τις τρεις φωσφορικές ομάδες σε
σειρά. Οι δυο τελευταίες ομάδες ενώνονται με χημικούς δεσμούς που περικλείουν
μεγάλο ποσό ενέργειας και χαρακτηρίζονται ως δεσμοί υψηλής ενέργειας. Αυτοί οι
δεσμοί είναι ασταθείς και διασπώνται εύκολα με υδρόλυση.
Το ΑΤΡ παραλαμβάνει και μεταφέρει ενέργεια σε οποιοδήποτε μέρος του κυττάρου
και την αποδίδει γρήγορα με μια και μόνο χημική αντίδραση.
ΕΡΩΤΗΣΗ 4Η
Το ΑΤΡ:
α. Παράγεται κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης και της κυτταρικής αναπνοής.
β. Διαρκώς διασπάται και αναγεννάται μέσα στα κύτταρα.
γ. Χρησιμοποιείται από τα κύτταρα, όταν αυτά χρειάζεται να παράγουν έργο.
δ. Όλα τα προηγούμενα είναι σωστά.
Σημειώστε τη σωστή απάντηση.
ΑΠΑΝΤΗΣΗ:
Το (δ)

17. ΕΡΩΤΗΣΗ 5Η
Συμφωνείτε με την παρομοίωση του συστήματος ΑΤΡ - ADP σαν μιας «μπαταρίας με
δυνατότητα αποφόρτισης και επαναφόρτισης»; Πώς θα αιτιολογούσατε την άποψή σας;
ΑΠΑΝΤΗΣΗ:
Το ΑTP διασπάται σε ADP και φωσφορικό οξύ προσφέροντας την ενέργεια που
απελευθερώνεται για βιοσυνθετικές διεργασίες.
Η αντίδραση αυτή είναι αμφίδρομη και χρησιμοποιεί την ενέργεια που παράγεται από τη
δέσμευση της φωτεινής ενέργειας και την μετατροπή της σε χημική κατά τη φωτοσύνθεση είτε
με ενέργεια που προέρχεται από αντιδράσεις διάσπασης οργανικών ουσιών, όπως είναι η
οξείδωση της γλυκόζης.
Τα κύτταρα δηλαδή χρησιμοποιούν το ATP σαν επαναφορτιζόμενη μπαταρία.
Στην πρώτη περίπτωση έχουμε «εκφόρτιση» και στη δεύτερη «επαναφόρτιση» της μπαταρίας.
ΕΡΩΤΗΣΗ 6Η
Για ποιους λόγους πιστεύετε ότι το ΑΤΡ αποτελεί μια εξαιρετική πηγή βιολογικής ενέργειας;
ΑΠΑΝΤΗΣΗ:
Το ΑΤΡ αποτελεί εξαιρετική πηγή βιολογικής ενέργειας γιατί διαθέτει τους δεσμούς υψηλής
ενέργειας οι οποίοι απελευθερώνουν ενέργεια 7 Kcal. Πρόκειται για ασταθείς δεσμούς, οπότε
διασπώνται εύκολα με υδρόλυση και ανασυντίθενται εύκολα.