Κεφάλαιο 11

Question 1

Ποιες οι λειτουργίες της κυτταρικής μεμβράνης;

Answer 1

1) Καθορίζει τα όρια του κυττάρου
2) Ελέγχει την είσοδο και την έξοδο ουσιών
3) Συλλαμβάνει αλλαγές στο περιβάλλον δίνοντας στο κύτταρο την δυνατότητα να ανταποκριθεί σε αυτές
4) Ακολουθεί τις αλλαγές στο σχήμα του κυττάρου δίχως να καταστρέφεται η συνοχή της

Question 2

Ποιο είναι το βασικό συστατικό των κυτταρικών μεμβρανών;

Answer 2

Τα φωσφολιπίδια

Question 3

Περιγράψτε τη δομή ενός φωσφολιπιδίου

Answer 3

Το φωσφολιπίδιο αποτελείται από μία υδρόφιλη κεφαλή και ένα ζεύγος υδρόφοβων ουρών. Είναι δηλαδή ένα αμφιπολικό μόριο, γεγονός καθοριστικό στην δημιουργία της φωσφολιπιδικής διπλοστιβάδας και των κυτταρικών μεμβρανών κατ΄ επέκταση.

Question 4

Από τι εξαρτάται η ρευστότητα της λιπιδικής διπλοστιβαδας σε συγκεκριμένη θερμοκρασία;

Answer 4

1) Από την σύστασή της σε φωσφολιπίδια, δηλαδή όσο πιο κοντά είναι συσκευασμένες οι υδρογονανθρακικές αλυσίδες, τόσο πιο ιξώδης και λιγότερο ρευστή είναι η μεμβράνη
2) Κυρίως από τη φύση των υδρογονανθρακικών αλυσίδων (μήκος και βαθμός κορεσμού)

Question 5

Με ποιον τρόπο η φύση της υδρογονανθρακικής αλυσίδας επηρεάζει την ρευστότητα της λιπιδικής διπλοστιβάδας;

Answer 5

1) Όσο μικρότερες οι υδρογοναναθρακικές αλυσίδες, τόσο μειώνεται η τάση να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αυξάνεται η ρευστότητα της διπλοστιβάδας
2) Κάθε διπλός δεσμός σε μια ακόρεστη αλυσίδα δημιουργεί και μια μικρή κάμψη της αλυσίδας που καθιστά πιο δύσκολη τη συσκευασία των αλυσίδων. Συνεπώς, οι διπλοστιβάδες που περιέχουν υψηλό ποσοστό ακόρεστων υδρογονανθρακικών αλυσίδων έχουν μεγαλύτερη ρευστότητα.

Question 6

Σε τι είδους κύτταρα απαντάται η χοληστερόλη και ποιος ο ρόλος της σε σχέση με την ρευστότητα της πλασματικής μεμβράνης;

Answer 6

Η χοληστερόλη είναι μία στερόλη και συναντάται στα ζωικά κύτταρα. Η χοληστερόλη ενισχύει την ακαμψία της διπλοστιβάδας, καθιστώντας την λιγότερο ρευστή και διαπερατή.

Question 7

Για ποιους λόγους είναι σημαντική η ρευστότητα της μεμβράνης;

Answer 7

1) Επιτρέπει σε μεμβρανικές πρωτεΐνες ν αδιαχέονται γρήγορα στο επίπεδο της διπλοστιβάδας και να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
2) Παρέχει έναν απλό τρόπο για την κατανομή των μεμβρανικών λιπιδίων και των πρωτεϊνών που διαχέονται από τις θέσεις εισόδου στην διπλοστιβάδα και σε άλλες περιοχές του κυττάρου
3) Υπό κατάλληλες συνθήκες επιτρέπει στις μεμβράνες να συντήκονται μεταξύ τους οδηγώντας στην ανάμειξη των συστατικών τους, διασφαλίζοντας την ισοκατανομή των μεμβρανικών στοιχείων κατά την κυτταρική διαίρεση

Question 8

Από που αρχίζει η συναρμολόγηση των μεμβρανών;

Answer 8

Από το ενδοπλασματικό δίκτυο και συγκεκριμένα στο μισό του εδ που συνορεύει με το κυτταρόπλασμα

Question 9

Ποιος ο ρόλος του ενζύνου scramblase;

Answer 9

Απομακρύνει τυχαία φωσφολιπίδα από την μία πλευρά της μεμβράνης μεταφέροντάς τα στην άλλη. Με αυτό τον τρόπο διατηρείται η ισοκατανομή των φωσφολιπιδίων.

Question 10

Ποιος ο ρόλος των φλιπασών;

Answer 10

Η μεμβράνη Golgi περιέχει μια οικογένεια ενζύμων διαχείρισης φωσφολιπιδίων, γνωστά ως φλιπάσες. Αυτά τα ένζυμα απομακρύνουν φωσφολιπίδια από την πλευρά της διπλοστιβάδας που είναι εκτεθειμένη στον εξωτερικό χώρο και τα μεταφέρουν στη μονοστιβάδα που είναι εκτεθειμένη στο εσωτερικό του κυττάρου.

Question 11

Τι προσανατολισμό έχουν (συνήθως) τα γλυκολιπίδια; Αναφέρετε μια λειτουργία τους στα ζωικά κύτταρα

Answer 11

Οι ομάδες των σακχάρων των φωσφολιπιδίων είναι εκτεθειμένες στο εξωτερικό του κυττάρου. Τα γλυκολιπίδια αποτελούν μέρος του υδργογονανθρακικού περιβλήματος το οποίο περιβάλλει και προστατεύει τα περισσότερα ζωικά κύτταρα.

Question 12

Ποιους ρόλους μπορεί να επιτελούν οι μεμβρανικές πρωτεΐνες;

Answer 12

1) Μεταφορά θρεπτικών ουσιών, μεταβολιτών ή ιόντων δια μέσου της λιπιδικής διπλοστιβάδας
2) Πρόσδεση μακρομορίων στις δύο πλευρές της μεμβράνης
3) Δράση υποδοχέα που ανιχνεύει χημικά σήματα στο περιβάλλον του κυττάρου και μεταβιβάζουν στα εσωτερικό
4) Ένζυμα που καταλύουν ειδικές αντιδράσεις στην μεμβράνη

Question 13

Με ποιους τρόπους διασυνδέονται οι πρωτεΐνες με τα λιπίδια της κυτταρικής μεμβράνης;

Answer 13

1) Πολλές πρωτεΐνες εκτείνονται σε όλο το εύρος της διπλοστιιβάδας και μερικά τους τμήματα προεξέχουν από την μία ή την άλλη πλευρά της μεμβράνης. Οι διαμεμβρανικές αυτές πρωτεΐνες έχουν υδρόφιλες και υδρόφοβες περιοχές. Τα υδρόφοβα τμήματα βρίσκονται στο εσωτερικό της διπλοστιβάδας και έρχονται σε επαφή με τις υδρόφοβες αλυσίδες των λιπιδίων. Πο υδρόφιλες περιοχές είναι εκτεθειμένες στο υδατικό περιβάλλον στις δύο πλευρές της μεμβράνης
2) Άλλες μεμβρανικές πρωτεΐνες βρίσκονται εξ’ ολοκλήρου στο κυτταροδιάλυμα και συνδέονται με το εσωτερικό φύλλο της διπλοστιβάδας με μια αμφιπαθή α-έλικα η οποία εκτείθεται στην επιφάνεια της πρωτεΐνης
3) Μερικές μεμβρανικές πρωτεΐνες βρίσκονται εξολοκλήρου εκτός διπλοστιβάδας και προσδένονται σε αυτή μόνο μέσω ενός ή περισσότερων ομοιοπολικών δεσμών με τα λιπίδια.
4) Πρωτεΐνη συνδεδεμένη με άλλη μεμβρανική πρωτεΐνη

Question 14

Τι είδους πλευρικές ομάδες φέρουν, συνήθως, υα αμινοξέα που διαπερνούν το εσωτερικό τμήμα της λιπιδικής διπλοστιβάδας;

Answer 14

Υδρόφοβες

Question 15

Πώς χαρακτηρίζεται ο σκελετός της πεπτιδικής αλυσίδας (υδρόφιλος ή υδρόφοβος) και γιατί; Σε τι είδους δευτεροταγή διάταξη οδηγεί το παραπάνω;

Answer 15

Οι πεπτιδικοί δεσμοί μιας πρωτεΐνης είναι πολικοί και έτσι ο σκελετός της πολυπεπτιδικής αλυσίδας είναι υδρόφιλος. Επειδή το νερό απουσιάζει από την διπλπστιβάδα, τα άτομα που συνιστούν τον εν λόγω σκελετό αναγκάζονται να σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους. Ο σχηματισμός των δεσμών υδρογόνου μεγιστοποιείται όταν η πολυπεπτιδική αλυσίδα σχηματίσει μια κανονική α- έλλικα, οπότε τα περισσότερα διαμεμβρανικά τμήματα των πολυπεπτιδικών αλυσίδων διαπερνούν την διπλοστιβάδα ως α- έλικες.

Question 16

Υπάρχουν πρωτεΐνες που διαπερνούν την μεμβράνη με τη μορφή β πτυχωτής επιφάνειας; Αν ναι, τι δομή έχουν και πώς προσανατολίζονται οι ουρές των πλευρικών ομάδων των αμινοξέων τους;

Answer 16

Υπάρχουν. Σχηματίζουν μια ανοικτή κυλινδρική δομή, αποκαλούμενη και ως β - barrel. Οι πλευρικές αλυσίδες των αμινοξέων που βρίσκονται στο εσωτερικό του κυλίνδρου και επομένως σε επαφή με τον υδρόφιλο πόρο είναι κυρίως υδρόφιλες, ενώ αυτές που εφάπτονται με το εξωτερικό του κυλίνδρου και τα υδρόφοβα λιπίδια, θα είναι υδρόφοβες.

Question 17

Δώστε ένα παράδειγμα διαμεμβρανικών β- barrel πρωτεΐνών

Answer 17

Οι πορίνες που σχηματίζουν μεγάλους υδρόφιλους πόρους στην εξωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων και μερικών βακτηρίων απ’ όπου επιτρέπουν την διέλευση θρεπτικών ουσιών και μικρών ιόντων, εμποδίζοντας παράλληλα την είσοδο μεγάλων μορίων.

Question 18

Με ποιον τρόπο μπορούμε να διαλυτοποιήσουμε τις μεμβρανικές πρωτεΐνες και να τις απομονώσουμε σε καθαρή κατάσταση;

Answer 18

Με την βοήθεια απορρυπαντικών

Question 19

Τι είναι τα απορρυπαντικά και με ποιον τρόπο διαφέρουν από τα λιπίδια;

Answer 19

Είναι μικρά αμφιπολικά μόρια που μοιάζουν με λιπίδια και περιέχουν μία υδρόφιλλη και μία υδρόφοβη περιοχή. Διαφέρουν από τα μεμβρανικά φωσφολιπίδια επειδή έχουν μόνο μία υδρόφοβη αλυσίδα.

Question 20

Με ποιον τρόπο τα απορρυπαντικά είναι ικανά να διασπάσουν την κυτταρική μεμβράνη και να απομονώσουν τις μεμβρανικές πρωτεΐνες;

Answer 20

Όταν αναμιγνύονται σε μεγάλη περίσσεια με τις μεμβράνες, τα υδρόφοβα άκρα των απορρυπαντικών αλληλεπιδρούν με τις υδρόφοβες περιοχές των διαμεμβρανικών πρωτεϊνών που διαπερνούν την μεμβράνη, καθώς και με τις υδρόφιλες ουρές των φωσφολιπιδικών μορίων, διαχωρίζοντας έτσι πρωτεΐνες από φωσφολιπίδια. Επειδή το άλλο άκρο της πρωτεΐνης είναι υδρόφιλο καταλήγει στο υδατικό διάλυμα.

Question 21

Ποια είναι η πιο άμεση μέθοδος για τον καθορισμό της δομής μιας πρωτεΐνης;

Answer 21

Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ.

Question 22

Με ποιον τρόπο ισχυροποιούνται και στηρίζονται οι κυτταρικές μεμβράνες των ζωικών κυττάρων;

Answer 22

Μέσω ενός δικτύου ινώδων πρωτεϊνών που καλείται κυτταρικός φλοιός και συνδέεται με την κάτω πλευρά της κυτταρικής μεμβράνης στηριζόμενος σε διαμεμβρανικές πρωτεΐνες.

Question 23

Ποιο είναι το βασικότερο συστατικό του κυτταρικού φλοιού των ερυθροκυττάρων;

Answer 23

Είναι μία λεπτή ραβδόμορφη πρωτεΐνη, η σπεκτρίνη, η οποία σε συνδυασμό με την ακτίνη σχηματίζει ένα πυκνό δίκτυο που στηρίζει την κυτταρική μεμβράνη

Question 24

Μπορούν πάντοτε οι πρωτεΐνες να μετακινούνται ελεύθερα στην επιφάνεια της κυτταρικής μεμβράνης;

Answer 24

Όχι. Τα κύτταρα διαθέτουν μηχανισμούς ώστε να περιορίζουν ειδικές πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης σε συγκεκριμένες θέσεις της διπλοστιβάδας δημιουργώντας έτσι εξειδικευμένους λειτουργικούς τομείς ή μεμβρανικές περιοχές στην επιφάνεια του κυττάρου/ οργανιδίου

Question 25

Με ποιους τρόπους μπορεί να περιοριστεί η πλευρική κίνηση των μεμβρανικών πρωτεϊνών του κυττάρου;

Answer 25

1) Οι πρωτεΐνες δεσμεύονται στον κυτταρικό φλοιό που επενδύει στο εσωτερικό του κυττάρου (πχ σπεκτρίνη
2) Στο εξωκυττάριο στρώμα στο εξωτερικό του κυττάρου
3) Σε πρωτεΐνες επιφάνειας άλλου κυττάρου
4) Φραγμοί διάχυσης μπορούν να περιορίσουν τις πρωτεΐνες σε ένα συγκεκριμένο μεμβρανικό τμήμα (πχ tight junction στα επιθηλιακά κύτταρα)

Question 26

Πώς καλούνται οι πρωτεΐνες που έχουν συνδεδεμένες στην επιφάνειά τους ομάδες σακχάρων;

Answer 26

Καλούνται γλυκοπρωτεΐνες(ολιγοσακχαρίτες) ή πρωτεογλυκάνες (πολυσακχαρίτες). Οι περισσότερες πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης είναι συνδεδεμένες με ομάδες σακχάρων.

Question 27

Τι είναι η στιβάδα υδατανθράκων;

Answer 27

Είναι ένα κάλυμμα σακχάρων το οποίο σχηματίζεται από το σύνολο των υδατανθρακικών ομάδων των γλυκοπρωτεϊνών, των πρωτεογλυκανών και των γλυκολιπιδίων που βρίσκονται εξωτερικά της μεμβράνης.

Question 28

Ποιος ο ρόλος της στιβάδας υδατανθράκων;

Answer 28

1) ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ:Προστατεύει το κύτταρο από μηχανικές βλάβες
2) ΛΕΙΑΝΣΗ:Προσδίδουν στο κύτταρο γλοιώδη υφή, γεγονός που βοηθά τα κύτταρα που μετακινούνται να διεισδύουν σε πολύ στενές οδούς(πχ λευκά αιμοσφαίρια) κι εμποδίζει τα κύτταρα του αίματος να κολλούν μεταξύ τους και στα τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων
3) ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΚΑΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΣΗ: Ορισμένες πρωτεΐνες, οι λεκτίνες, είναι εξειδικευμένες στο να αναγνωρίζουν και να προσδένουν συγκεκριμένες ομάδες ολιγοσακχαριτών

Question 29

Ποιο είναι το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των σακχάρων που τους προσδίδει τεράστια ποικιλομορφία;

Answer 29

Το γεγονός ότι μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους με πολλούς διαφορετικούς τρόπους

Question 30

Ποιες είναι οι τρεις κύριες κατηγορίες μεμβρανικών λιπιδικών μοριών;

Answer 30

1) Φωσφολιπίδια
2) Στερόλες
3) Γλυκολιπίδια