Skip to main content
Global

7.E: נשימה סלולרית (תרגילים)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    205718

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    7.1: אנרגיה במערכות חיים

    ייצור אנרגיה בתוך תא כרוך במסלולים כימיים מתואמים רבים. רוב המסלולים הללו הם שילובים של תגובות חמצון והפחתה. חמצון והפחתה מתרחשים במקביל. תגובת חמצון מפשיטה אלקטרון מאטום בתרכובת, והוספת האלקטרון הזה לתרכובת אחרת היא תגובת הפחתה. מכיוון שחמצון והפחתה מתרחשים בדרך כלל יחד, זוגות התגובות הללו נקראים תגובות להפחתת חמצון, או תגובות חיזור.

    סקירת שאלות

    מטבע האנרגיה המשמש את התאים הוא ________.

    1. ATP
    2. ADP
    3. מגבר
    4. אדנוסין
    תשובה

    א

    תגובה כימית מפחיתה ________.

    1. מפחית את התרכובת לצורה פשוטה יותר
    2. מוסיף אלקטרון למצע
    3. מסיר אטום מימן מהמצע
    4. היא תגובה קטבולית
    תשובה

    ב

    תגובה חופשית

    מדוע מועיל לתאים להשתמש ב- ATP ולא באנרגיה ישירות מקשרי הפחמימות? מהם החסרונות הגדולים ביותר לרתימת אנרגיה ישירות מהקשרים של כמה תרכובות שונות?

    תשובה

    ATP מספק לתא דרך להתמודד עם אנרגיה בצורה יעילה. ניתן לטעון, לאחסן ולהשתמש במולקולה לפי הצורך. יתר על כן, האנרגיה מהידרוליזה של ATP מועברת ככמות עקבית. קצירת אנרגיה מהקשרים של מספר תרכובות שונות תגרום למסירת אנרגיה בכמויות שונות.

    7.2: גליקוליזה

    גליקוליזה היא הצעד הראשון בפירוק הגלוקוז להפקת אנרגיה למטבוליזם התאי. כמעט כל האורגניזמים החיים מבצעים גליקוליזה כחלק מהמטבוליזם שלהם. התהליך אינו משתמש בחמצן ולכן הוא אנאירובי. הגליקוליזה מתרחשת בציטופלזמה של תאים פרוקריוטים ואיקריוטים כאחד.

    סקירת שאלות

    במהלך המחצית השנייה של הגליקוליזה, מה קורה?

    1. ATP מנוצל.
    2. פרוקטוז מחולק לשניים.
    3. ATP מיוצר.
    4. גלוקוז הופך פרוקטוז.
    תשובה

    ג

    תגובה חופשית

    כמעט כל האורגניזמים על פני כדור הארץ מבצעים צורה כלשהי של גליקוליזה. כיצד עובדה זו תומכת או לא תומכת בטענה שגליקוליזה היא אחד המסלולים המטבוליים העתיקים ביותר?

    תשובה

    אם הגליקוליזה התפתחה מאוחר יחסית, סביר להניח שהיא לא תהיה אוניברסלית באורגניזמים כפי שהיא. זה כנראה התפתח באורגניזמים פרימיטיביים מאוד ונמשך, עם תוספת של מסלולים אחרים של חילוף חומרים של פחמימות שהתפתחו מאוחר יותר.

    תאי דם אדומים אינם מבצעים נשימה אירובית, אך הם מבצעים גליקוליזה. מדוע כל התאים זקוקים למקור אנרגיה, ומה היה קורה אם הגליקוליזה הייתה חסומה בכדורית דם אדומה?

    תשובה

    כל התאים חייבים לצרוך אנרגיה כדי לבצע פונקציות בסיסיות, כגון שאיבת יונים על פני ממברנות. תא דם אדום יאבד את פוטנציאל הממברנה שלו אם הגליקוליזה תיחסם, ובסופו של דבר היא תמות.

    7.3: חמצון של פירובט ומחזור חומצת הלימון

    אם חמצן זמין, הנשימה האירובית תתקדם. בתאים אוקריוטיים, מולקולות הפירובט המיוצרות בסוף הגליקוליזה מועברות למיטוכונדריה, שהן אתרי הנשימה התאית. שם, פירובט יהפוך לקבוצת אצטיל שתיאסף ותופעל על ידי תרכובת נשא הנקראת קואנזים A (CoA). התרכובת המתקבלת נקראת אצטיל CoA. CoA עשוי מוויטמין B5, חומצה פנטותנית.

    סקירת שאלות

    מה מוסר מפירובט במהלך הפיכתו לקבוצת אצטיל?

    1. חמצן
    2. ATP
    3. ויטמין B
    4. פחמן דו חמצני
    תשובה

    ד

    מה עושים האלקטרונים שנוספו ל- NAD +?

    1. הם הופכים לחלק ממסלול תסיסה.
    2. הם הולכים למסלול אחר לייצור ATP.
    3. הם ממריצים את כניסת קבוצת האצטיל למחזור חומצת הלימון.
    4. הם מומרים ל- NADP.
    תשובה

    ב

    GTP או ATP מיוצרים במהלך ההמרה של ________.

    1. איזוציטראט לתוך α-קטוגלוטרט
    2. סוקסיניל CoA לסוקסינאט
    3. פומרט לתוך מאלאט
    4. מאלאט לתוך אוקסלואצטט
    תשובה

    ב

    כמה מולקולות NADH מיוצרות בכל סיבוב של מחזור חומצת הלימון?

    1. אחד
    2. שתיים
    3. שלוש
    4. ארבע
    תשובה

    ג

    תגובה חופשית

    מה ההבדל העיקרי בין מסלול מעגלי למסלול ליניארי?

    תשובה

    במסלול מעגלי, התוצר הסופי של התגובה הוא גם המגיב הראשוני. המסלול מנציח את עצמו, כל עוד מסופק כל אחד מתוצרי הביניים של המסלול. מסלולים מעגליים מסוגלים להכיל נקודות כניסה ויציאה מרובות, ובכך מתאימים במיוחד למסלולים אמפיבוליים. במסלול ליניארי, טיול אחד במסלול משלים את המסלול, וטיול שני יהיה אירוע עצמאי.

    7.4: זרחון חמצוני

    קראת זה עתה על שני מסלולים בקטבוליזם של גלוקוז - גליקוליזה ומחזור חומצת לימון - היוצרים ATP. רוב ה- ATP שנוצר במהלך הקטבוליזם האירובי של גלוקוז, לעומת זאת, אינו נוצר ישירות ממסלולים אלה. במקום זאת, הוא נגזר מתהליך שמתחיל בהעברת אלקטרונים דרך סדרה של מובילי אלקטרונים שעוברים תגובות חיזור. זה גורם ליוני מימן להצטבר בתוך חלל המטריצה.

    סקירת שאלות

    איזו תרכובת מקבלת אלקטרונים מ- NADH?

    1. FMN
    2. יוביקינון
    3. ציטוכרום c 1
    4. חמצן
    תשובה

    א

    כימיוזמוזה כוללת ________.

    1. תנועת האלקטרונים על פני קרום התא
    2. תנועת אטומי מימן על פני קרום מיטוכונדריאלי
    3. תנועת יוני מימן על פני קרום מיטוכונדריאלי
    4. תנועת הגלוקוז דרך קרום התא
    תשובה

    ג

    תגובה חופשית

    במה התפקידים של יוביקינון וציטוכרום c שונים משאר המרכיבים של שרשרת הובלת האלקטרונים?

    תשובה

    Q וציטוכרום c הן מולקולות הובלה. תפקידם אינו גורם ישירות לסינתזת ATP בכך שהם אינם משאבות. יתר על כן, Q הוא המרכיב היחיד בשרשרת הובלת האלקטרונים שאינו חלבון. Ubiquinone וציטוכרום c הם נושאי אלקטרונים קטנים, ניידים, ואילו שאר המרכיבים של שרשרת הובלת האלקטרונים הם קומפלקסים גדולים המעוגנים בקרום המיטוכונדריאלי הפנימי.

    מה מסביר את המספר השונה של מולקולות ATP שנוצרות באמצעות נשימה תאית?

    תשובה

    רקמות מעטות מלבד השריר מייצרות את הכמות המרבית האפשרית של ATP מחומרים מזינים. חומרי הביניים משמשים לייצור חומצות אמינו נחוצות, חומצות שומן, כולסטרול וסוכרים לחומצות גרעין. כאשר NADH מועבר מהציטופלזמה למיטוכונדריה, נעשה שימוש במנגנון הובלה פעיל, שמפחית את כמות ה- ATP שניתן ליצור. שרשרת הובלת האלקטרונים שונה בהרכבה בין המינים, ולכן אורגניזמים שונים ייצרו כמויות שונות של ATP באמצעות שרשראות הובלת האלקטרונים שלהם.

    7.5: מטבוליזם ללא חמצן

    בנשימה אירובית, מקבל האלקטרונים הסופי הוא מולקולת חמצן, O2. אם מתרחשת נשימה אירובית, אז ATP יופק באמצעות האנרגיה של אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה הנישאים על ידי NADH או FADH2 לשרשרת הובלת האלקטרונים. אם הנשימה האירובית אינה מתרחשת, יש לחמצן מחדש את NADH ל- NAD+ לשימוש חוזר כנשא אלקטרונים להמשך המסלול הגליקוליטי.

    סקירת שאלות

    איזו משיטות התסיסה הבאות יכולה להתרחש בשרירי השלד של בעלי חיים?

    1. תסיסה של חומצת חלב
    2. תסיסת אלכוהול
    3. תסיסה של חומצה מעורבת
    4. תסיסה פרופיונית
    תשובה

    א

    תגובה חופשית

    מה ההבדל העיקרי בין תסיסה לנשימה אנאירובית?

    תשובה

    התסיסה משתמשת בגליקוליזה בלבד. נשימה אנאירובית משתמשת בכל שלושת חלקי הנשימה התאית, כולל החלקים במיטוכונדריה כמו מחזור חומצת לימון והובלת אלקטרונים; הוא גם משתמש במקבל אלקטרונים סופי אחר במקום בגז חמצן.

    7.6: חיבורים של מסלולים מטבוליים של פחמימות, חלבונים ושומנים

    כל המסלולים הקטבוליים לפחמימות, חלבונים ושומנים מתחברים בסופו של דבר לגליקוליזה ולמסלולי מחזור חומצת הלימון. יש לחשוב על מסלולים מטבוליים כנקבוביים - כלומר, חומרים נכנסים ממסלולים אחרים, וחומרי ביניים יוצאים למסלולים אחרים. מסלולים אלה אינם מערכות סגורות. רבים מהמצעים, תוצרי הביניים והמוצרים במסלול מסוים הם מגיבים במסלולים אחרים.

    סקירת שאלות

    קשר עיקרי לסוכרים בגליקוליזה הוא ________.

    1. גלוקוז-6-פוספט
    2. פרוקטוז-1,6-ביספוספט
    3. פוספט דיהידרוקסיאצטון
    4. פוספואנולפירובאט
    תשובה

    א

    חמצון בטא הוא ________.

    1. פירוק הסוכרים
    2. הרכבה של סוכרים
    3. פירוק חומצות השומן
    4. הסרת קבוצות אמינו מחומצות אמינו
    תשובה

    ג

    תגובה חופשית

    האם היית מתאר מסלולים מטבוליים כבזבזניים מטבעם או חסכוניים מטבעם, ומדוע?

    תשובה

    הם חסכוניים מאוד. המצעים, תוצרי הביניים והמוצרים נעים בין מסלולים ועושים זאת בתגובה ללולאות עיכוב משוב מכוונות היטב השומרות על חילוף החומרים מאוזן באופן כללי. תוצרי ביניים במסלול אחד עשויים להתרחש במסלול אחר, והם יכולים לעבור ממסלול אחד למשנהו בצורה נוזלית בתגובה לצרכי התא.

    7.7: ויסות הנשימה התאית

    יש לווסת את הנשימה התאית על מנת לספק כמויות אנרגיה מאוזנות בצורה של ATP. התא חייב גם ליצור מספר תרכובות ביניים המשמשות באנבוליזם ובקטבוליזם של מקרומולקולות. ללא בקרות, תגובות מטבוליות היו עומדות במהירות כאשר התגובות קדימה ואחורה הגיעו למצב של שיווי משקל. משאבים ישמשו בצורה לא הולמת.

    סקירת שאלות

    ההשפעה של רמות גבוהות של ADP היא ________.

    1. להגביר את הפעילות של האנזים
    2. להקטין את הפעילות של האנזים
    3. אין השפעה על פעילות האנזים
    4. להאט את המסלול
    תשובה

    א

    השליטה באיזה אנזים מפעילה הכי הרבה שליטה על הגליקוליזה?

    1. הקסוקינאז
    2. פוספופרוקטוקינאז
    3. גלוקוז-6-פוספטאז
    4. אלדולאז
    תשובה

    ב

    תגובה חופשית

    כיצד משפיע ציטראט ממחזור חומצת הלימון על הגליקוליזה?

    תשובה

    ציטראט יכול לעכב פוספרוקטוקינאז על ידי ויסות משוב.

    מדוע מנגנוני משוב שלילי עשויים להיות נפוצים יותר ממנגנוני משוב חיוביים בתאים חיים?

    תשובה

    מנגנוני משוב שליליים למעשה שולטים בתהליך; זה יכול לכבות אותו, ואילו משוב חיובי מאיץ את התהליך, ומאפשר לתא אין שליטה עליו. משוב שלילי שומר באופן טבעי על הומאוסטזיס, ואילו משוב חיובי מרחיק את המערכת משיווי משקל.