23 Luglio - BiotechLand

Parte vegetale (dr. Morandini)
23-07-2010
4P. 1) Una cellula di lievito viene immersa in una soluzione composta da solfato di potassio
70 mM e fruttosio 50 mM, tenuta a 15°C e pressione di 1 Atm. La cellula non assume nè
perde acqua (la soluzione è quindi isotonica). Calcolare i potenziali della cellula
La prima cosa da calcolare sono i valori del potenziale della soluzione, tenendo conto che
alla fine bisognerà calcolare quelli della cellula. Tenendo conto che il solfato di potassio si
dissocia in 2 K+ e SO4-- (cioè per ogni mole di solfato di potassio ottengo 3 moli di soluti), mi
calcolo Ψs sol= -RTCs = - (0.00831) x (273 + 15) x (0.070 x 3 + 0.050)
= - (0.00831) x (288) x (0.26) = -0.596 MPa.
Se la pressione è 1 Atm, allora Ψp = 0.1-0.1 = 0 e quindi Ψw della soluz. coincide con Ψs .
Per calcolare quello della cellula, occorre considerare che quando la cellula viene immersa
nella soluzione non perde o assume acqua e allora il suo potenziale idrico è uguale a quello
della soluzione e che la soluzione ha la stessa concentrazione di sali della soluzione. Quindi
IN QUESTO CASO, i potenziali della cellula e della soluzione coincidono (ma non è
assolutamente una regola generalizzabile).
Ψwcell = -0.596
Ψscell = -0.596
Ψpcell = 0
Ricalcolarne i valori dei potenziali supponendo che lo zucchero venga consumato
Adesso ammettiamo che lo zucchero sia consumato e quindiin soluzione rimane solo il
solfato di potassio. Inizio di nuovo a calcolare il potenziale dei soluti della SOLUZIONE:
Ψssol = - (0.00831) x (273 + 15) x (0.070 x 3) = - (0.00831) x (288) x (0.21) = -0.503 MPa.
A questo punto, sapendo che la pressione della soluzione non è cambiata, possiamo ricavarci
Ψp e quindi Ψw della soluzione:
Ψp = 0, Ψw = -0.503 MPa
Sapendo che la cellula non può che adeguarsi al valore del potenziale idrico della soluzione
e sapendo che il valore di Ψwcell iniziale è inferiore, l’acqua entrerà nella cellula e farà
aumentare la pressione interna:
Ψwcell = -0.503 MPa
Ψscell = -0.596
A questo punto non rimane che calcolarsi Ψpcell come differenza tra i due valori:
Ψpcell = = +0.596 - 0.503 MPa = + 0.093
In pratica la cellula mostra quasi 1 atm di pressione interna per il fatto che la sua
concentrazione di Sali è maggiore di quella esterna.
3P 2) Elencare i principali componenti della parete cellulare (sia proteici che non proteici)
con una descrizione sulla loro composizione, struttura e funzione
- Cellulosa: polimero lineare del glucosio beta 1 4 che forma forti legami a H; tante
catene si uniscono insieme in una struttura quasi cristallina (microfibrilla). Funzione
essenzialmente strutturale (resistenza meccanica)
- Emicellulosa (detta anche xiloglucano): stessa struttura base della cellulosa, ma con altri
zuccheri (xilosio) legati lateralmente che permettono l’interazione con la cellulosa su un lato,
ma impediscono la cristallizzazione. Servono a legare insieme fibrille di cellulosa diverse.
- Pectina: polimero di acido galatturonico che forma catene lineari (legame alfa 1 4) e che
tende a gelificare in presenza di ioni calcio. Forma una matrice.
- Lignina: polimero derivato da unità di monolignoli (fenilpropanoidi), ad es. alcool
coniferilico. Tipica della parete secondaria a cui conferisce rigidità e resistenza meccanica,
specialmente a livello dei vasi xilematici.
- Espansina (a pH acido allenta i legami tra emicellulosa e cellulosa facilitando la crescita)
- Estensina: famiglia di proteine ricche in idrossiprolina
3P 3) L’assunzione di nitrato in una cellula con un potenziale di membrana di -50 mV, una
concentrazione di nitrato intracellulare di 0.4 mM ed extracellulare di 6 mM, potrà avvenire:
[X] per mezzo di un canale per il solo Nitrato
[X] per mezzo di un trasportatore per il
solo Nitrato (Uniporto)
[X] per mezzo di un co-trasportatore per Nitrato / H+
(simporto)
[X] per mezzo di un antiporto con il cloruro.
Tenendo fisse le due concentrazioni di cui sopra, calcolare il potenziale di equilibrio
(esplicitare il calcolo): ΔE (mV) = ……………………..
La prima cosa è calcolarsi il potenziale di equilibrio tenendo conto che il nitrato ha una sola
carica negativa (z = -1)
ΔE (mV) = (59/-1) Log (6/0.4) = -59 Log (15) = (-59) (1.176) = -69.4 mV
Il valore di -69 ci dice subito che a queste concentrazioni, il gradiente di concentrazione del
nitratolo spinge ancora dentro (detto altrimenti il potenziale non è sufficientemente negativo
per vincere tale gradiente). Questo significa che la driving force è sufficiente per un
trasporto passivo e quindi basta un canale o un uniporto per farlo entrare (prime due
opzioni) e, a maggior ragione, il nitrato entrerà anche quando è accoppiato all’ingresso di
protoni (che sono trascinati dentro dal gradiente elettrico e in genrale anche di
concentrazione) o accoppiati all’uscita di cloro (altre due opzioni). Siccome il trasporto in
questi due casi diventa elettroneutro, allora è ulteriormente favorito (non consideriamo
l’entità del gradiente di cloruro)
3P 4) Il citocromo b6f:
[] è un complesso di proteine e cofattori che si trova nella
membrana interna del cloroplasto [] può ricevere e- sia da PSI che da PSII
[] è
implicato nel trasporto ciclico
[] è implicato nel trasporto lineare [] è implicato nel
ciclo acqua-acqua (Mehler) [] gli e- giungono al citb6f attraverso il PQ ridotto
Tranne la prima affermazione (PSII NON si trova nella membrana interna del cloroplasto
ma in quelle tilacoidali) tutti le altre sono vere.
2P 5) Qual’è la prima reazione della fotorespirazione (con struttura dei composti) e il
fenotipo del relativo mutante:
Ribulosio 1,5 BP + O2  3-PGA + 3-fosfoglicolato (per le strutture vedere Taiz o ppt)
Siccome la reazione è catalizzata dalla Rubisco, ll mutante è presumibilmente letale in
condizioni di crescita normali.
1P Dare un nome ai seguenti composti : . Acido Malico
. Acido Ossaloacetico.
(sono acidi bicarbossilici a 4 atomi di C, il primo ha un -OH, il secondo un gruppo oxo).
1P In quali cicli metabolici rientrano? C4, CAM, ciclo di Krebs e ciclo dall’acido gliossilico
(che converte i grassi in zuccheri)
1P Disegnare il grafico [con assi e variabili] che descrive l’assimilazione della CO2 in
funzione della luce per piante C3 e C4 e definire il relativo punto di compensazione.
Il punto di compensazione della luce è il punto dove la curca incontra l’asse delle x;
L’assimilazione è zero perchè il carbonio fissato dalla fotosintesi viene respirato
Corn
Bean
vedere slide 19-23: 10a_lez_C4-CAM_BFO09
1P Descrivere come si ottiene dal grafico la resa quantica massima (con definizione).
E’ la pendenza iniziale (a bassa luce) delle curve.
PUNTI TOTALI: 19