Тест по биологии: Энергетический обмен в клетке. Гликолиз и окислительное фосфорилирование (10 класс)
Тест по биологии «Энергетический обмен в клетке. Гликолиз и окислительное фосфорилирование» для 10 класса — это проверочная работа, предназначенная для оценки углубленных знаний учащихся о биохимических процессах клеточного дыхания. Тест охватывает темы анаэробного расщепления глюкозы, цикла Кребса, работы электрон-транспортной цепи и синтеза АТФ.
1
Где в эукариотической клетке протекает процесс гликолиза?
Правильный ответ:
В цитоплазме клетки.Пояснение:
Гликолиз — это анаэробный процесс расщепления глюкозы, который не требует наличия мембранных органоидов. Все ферменты, необходимые для его протекания, находятся в растворенном виде в гиалоплазме (цитоплазме) клетки.2
Какое вещество является конечным продуктом гликолиза в анаэробных условиях (при недостатке кислорода) в мышцах человека?
Правильный ответ:
Молочная кислота (лактат).Пояснение:
Если кислорода недостаточно для работы дыхательной цепи (например, при интенсивном беге), пировиноградная кислота не поступает в митохондрии, а восстанавливается до молочной кислоты, что позволяет регенерировать НАД+ и продолжить гликолиз.3
Сколько молекул АТФ образуется в результате полного окисления одной молекулы глюкозы до углекислого газа и воды?
Правильный ответ:
32 молекулы (по современным данным, в старых источниках 36 или 38).Пояснение:
Полный аэробный катаболизм глюкозы включает гликолиз (2 АТФ) и клеточное дыхание (цикл Кребса + окислительное фосфорилирование), что суммарно дает около 30-32 молекул АТФ, делая этот процесс энергетически крайне выгодным.4
Какое соединение образуется из пировиноградной кислоты перед её вступлением в цикл Кребса?
Правильный ответ:
Ацетил-КоА (ацетил-кофермент А).Пояснение:
Пируват поступает в митохондрию, где подвергается окислительному декарбоксилированию: от него отщепляется CO2CO_2CO2, а оставшийся двухуглеродный ацетильный остаток соединяется с коферментом А, образуя активную форму уксусной кислоты.5
Что является конечным акцептором электронов в дыхательной цепи митохондрий?
Правильный ответ:
Кислород (O2O_2O2).Пояснение:
Кислород обладает высоким сродством к электронам. В конце дыхательной цепи он принимает электроны и протоны (H+H^+H+) из матрикса, восстанавливаясь до воды (H2OH_2OH2O). Без кислорода движение электронов по цепи и синтез АТФ останавливаются.6
Где расположены ферменты цикла Кребса?
Правильный ответ:
В матриксе митохондрий (за исключением одного фермента во внутренней мембране).Пояснение:
Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса) протекает во внутреннем пространстве митохондрии — матриксе, где находятся необходимые ферменты и субстраты (ацетил-КоА, оксалоацетат и др.).7
Какова функция АТФ-синтазы во внутренней мембране митохондрий?
Правильный ответ:
Синтез АТФ за счет энергии градиента протонов (H+H^+H+), протекающих через её канал.Пояснение:
АТФ-синтаза работает как молекулярная турбина. Поток протонов, стремящихся вернуться в матрикс по градиенту концентрации, вращает ротор фермента, и эта механическая энергия используется для образования химической связи в АТФ.8
Что такое окислительное фосфорилирование?
Правильный ответ:
Синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата, сопряженный с переносом электронов по дыхательной цепи и потреблением кислорода.Пояснение:
Это завершающий этап клеточного дыхания. Энергия окисления коферментов (НАДН, ФАДН2) трансформируется сначала в электрохимический протонный градиент, а затем в энергию макроэргических связей АТФ.9
Какие продукты образуются в одном обороте цикла Кребса (при окислении одной молекулы ацетил-КоА)?
Правильный ответ:
2 молекулы CO2CO_2CO2, 3 НАДН, 1 ФАДН2 и 1 ГТФ (АТФ).Пояснение:
Главная задача цикла Кребса — не прямой синтез АТФ (образуется всего 1 молекула), а «выбивание» высокоэнергетических электронов и водорода, которые захватываются переносчиками (НАД и ФАД) для использования в дыхательной цепи.10
Какое количество АТФ образуется в процессе гликолиза (чистый выход)?
Правильный ответ:
2 молекулы АТФ.Пояснение:
Гликолиз энергетически малоэффективен. Хотя в нем синтезируется 4 молекулы АТФ, 2 из них тратятся на активацию глюкозы в начале процесса. Поэтому чистый энергетический выход составляет 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы.11
Откуда берутся протоны (H+H^+H+) для создания градиента в митохондриях?
Правильный ответ:
Они перекачиваются из матрикса в межмембранное пространство за счет энергии электронов, проходящих по дыхательной цепи.Пояснение:
Белковые комплексы дыхательной цепи работают как протонные насосы. Используя энергию окислительно-восстановительных реакций, они активно транспортируют ионы водорода через внутреннюю мембрану, создавая «заряд» на мембране.12
Какое вещество накапливается в межмембранном пространстве митохондрии, создавая электрохимический потенциал?
Правильный ответ:
Протоны (ионы водорода H+H^+H+).Пояснение:
Внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ионов. Накопление протонов в межмембранном пространстве создает избыточный положительный заряд и кислую среду по сравнению с матриксом. Этот градиент является движущей силой синтеза АТФ.13
Какие клетки организма человека получают энергию исключительно или преимущественно гликолизом?
Правильный ответ:
Зрелые эритроциты.Пояснение:
Зрелые эритроциты млекопитающих не имеют митохондрий (чтобы не потреблять кислород, который они переносят). Поэтому единственным источником АТФ для них является анаэробный гликолиз в цитоплазме.14
Какой кофермент переносит электроны от гликолиза и цикла Кребса к дыхательной цепи?
Правильный ответ:
НАДН (никотинамидадениндинуклеотид восстановленный).Пояснение:
НАДН — это главный посредник в энергетическом обмене. Он принимает электроны и водород от окисляемых субстратов (глюкозы, пирувата, кислот цикла Кребса) и транспортирует их к первому комплексу дыхательной цепи.15
Что происходит с молочной кислотой, образовавшейся в мышцах при нагрузке?
Правильный ответ:
Она вымывается кровью и транспортируется в печень или сердце, где снова превращается в пируват и окисляется (или используется для синтеза глюкозы).Пояснение:
Лактат — это не тупиковый продукт, а ценное топливо. Сердечная мышца отлично окисляет лактат. В печени же он может быть использован в глюконеогенезе (цикл Кори) для обратного превращения в глюкозу.16
Какой этап энергетического обмена является общим для аэробного и анаэробного дыхания?
Правильный ответ:
Гликолиз.Пояснение:
Гликолиз — универсальный и древнейший путь катаболизма. Он протекает одинаково до стадии образования пирувата как у организмов, живущих с кислородом, так и у тех, кто живет без него.17
Какой КПД (коэффициент полезного действия) имеет процесс полного биологического окисления глюкозы?
Правильный ответ:
55-70%.Пояснение:
Биологическое окисление чрезвычайно эффективно. Более половины энергии химических связей глюкозы переходит в макроэргические связи АТФ. Для сравнения, КПД двигателя внутреннего сгорания составляет всего 25-30%.18
Почему цикл Кребса называют «общим котлом» метаболизма?
Правильный ответ:
Потому что в нем окисляются продукты распада не только углеводов, но и жиров (жирных кислот) и белков (аминокислот).Пояснение:
Углеводы, жиры и белки в конечном итоге превращаются в ацетил-КоА или другие промежуточные продукты цикла Кребса. Таким образом, пути катаболизма всех основных питательных веществ сходятся в этом цикле в митохондриях.19
Какое соединение в цикле Кребса взаимодействует с ацетил-КоА в самом начале цикла?
Правильный ответ:
Щавелевоуксусная кислота (оксалоацетат).Пояснение:
Цикл начинается с конденсации двухуглеродного ацетильного остатка с четырехуглеродным оксалоацетатом, в результате чего образуется шестиуглеродная лимонная кислота (цитрат). В конце цикла оксалоацетат регенерируется.20
Что такое субстратное фосфорилирование?
Правильный ответ:
Прямой перенос фосфатной группы с богатого энергией субстрата на АДФ (происходит в гликолизе и цикле Кребса).Пояснение:
В отличие от окислительного фосфорилирования, субстратное не требует кислорода и дыхательной цепи. Энергия для синтеза АТФ берется непосредственно из химической реакции превращения органического вещества (субстрата).21
Какова роль кислорода в процессе гликолиза?
Правильный ответ:
Кислород не участвует в гликолизе, это анаэробный процесс.Пояснение:
Гликолиз эволюционно возник в бескислородной атмосфере древней Земли. Он может протекать в абсолютном отсутствии кислорода, что позволяет клеткам получать энергию в условиях гипоксии.22
Что происходит с электронами при их движении по дыхательной цепи?
Правильный ответ:
Они теряют энергию, которая используется для перекачки протонов.Пояснение:
Электроны движутся от переносчиков с высоким энергетическим потенциалом к кислороду. На каждом шаге передачи часть их энергии высвобождается и совершает работу по активному транспорту протонов через мембрану.23
Какое вещество называют «активированной уксусной кислотой»?
Правильный ответ:
Ацетил-КоА.Пояснение:
Ацетил-КоА — это центральный метаболит. Остаток уксусной кислоты в нем связан макроэргической связью с коферментом А, что делает его химически активным и готовым вступить в реакции цикла Кребса или синтеза жирных кислот.24
Как называется процесс расщепления жирных кислот до ацетил-КоА?
Правильный ответ:
Бета-окисление.Пояснение:
Жирные кислоты «нарезаются» на двухуглеродные фрагменты в процессе бета-окисления в матриксе митохондрий. Каждый такой фрагмент становится молекулой ацетил-КоА, которая затем сгорает в цикле Кребса, давая много энергии.25
Какое утверждение верно описывает энергетический выход окисления НАДН и ФАДН2?
Правильный ответ:
Окисление 1 молекулы НАДН дает 2,5 АТФ, а 1 молекулы ФАДН2 — 1,5 АТФ.Пояснение:
НАДН передает электроны в начало дыхательной цепи, поэтому они проходят через все три протонных насоса. ФАДН2 подключается позже, пропуская первый насос, поэтому создаваемый им градиент и выход АТФ меньше.26
В какой части митохондрии накапливаются протоны (H+H^+H+) перед тем, как пройти через АТФ-синтазу?
Правильный ответ:
В межмембранном пространстве.Пояснение:
Внутренняя мембрана отделяет матрикс от межмембранного пространства. Протоны выкачиваются именно в это узкое пространство между двумя мембранами, создавая там высокую концентрацию H+H^+H+ (низкий pH).27
Какой процесс вызывает мышечную усталость и боль при анаэробных нагрузках?
Правильный ответ:
Накопление молочной кислоты (лактата) и закисление среды.Пояснение:
При интенсивной работе мышц потребность в АТФ превышает возможности аэробного дыхания. Клетка переходит на гликолиз, конечным продуктом которого является кислота. Снижение pH (закисление) тормозит работу ферментов и вызывает утомление.28
Какие клетки человека наиболее чувствительны к недостатку кислорода (прекращению аэробного дыхания)?
Правильный ответ:
Клетки коры головного мозга.Пояснение:
Нейроны мозга имеют очень высокий уровень метаболизма и практически не способны запасать энергию или долго жить за счет гликолиза. Прекращение доступа кислорода ведет к гибели клеток мозга уже через несколько минут.29
Что такое хемиосмотическая теория Митчелла?
Правильный ответ:
Теория, объясняющая синтез АТФ за счет энергии электрохимического градиента протонов на мембране.Пояснение:
Питер Митчелл в 1961 году предположил, что энергия окисления не превращается сразу в химическую, а сначала запасается в виде разности потенциалов на мембране (как в конденсаторе), которая затем движет синтез АТФ. За это он получил Нобелевскую премию.30
Какое вещество ингибирует (блокирует) дыхательную цепь, вызывая быструю смерть?