Тест по биологии: Ферменты — биологические катализаторы (10 класс)
Тест по биологии «Ферменты — биологические катализаторы» для 10 класса — это углубленная проверочная работа, предназначенная для оценки знаний учащихся о молекулярных основах биокатализа. Тест охватывает вопросы химической природы ферментов, механизмов снижения энергии активации, строения активного центра, кинетики ферментативных реакций и способов их регуляции в живой клетке.
1
Какова основная функция ферментов в химических реакциях живых систем?
Правильный ответ:
Снижение энергии активации реакции, что приводит к ее ускорению.Пояснение:
Ферменты действуют как катализаторы, находя альтернативный путь протекания реакции с более низким энергетическим барьером (энергией активации). Это позволяет молекулам субстрата легче вступать в химическое взаимодействие, многократно увеличивая скорость процесса, но не влияя на термодинамическое равновесие.2
Какой компонент часто необходим сложным ферментам для проявления каталитической активности?
Правильный ответ:
Кофактор (ион металла) или кофермент (органическая молекула, например, витамин).Пояснение:
Сложные ферменты (холоферменты) состоят из белковой части (апофермента) и небелковой части. Именно небелковый компонент — кофактор или кофермент — часто играет ключевую роль в химическом превращении субстрата, выступая донором или акцептором электронов и химических групп.3
Что такое активный центр фермента?
Правильный ответ:
Уникальный участок молекулы фермента, где происходит связывание субстрата и катализ реакции.Пояснение:
Активный центр — это специфическая область на поверхности фермента, сформированная радикалами аминокислот. Его пространственная структура и химические свойства идеально соответствуют субстрату, обеспечивая специфичность связывания и условия для протекания реакции.4
Какое утверждение верно описывает специфичность ферментов?
Правильный ответ:
Ферменты обладают высокой избирательностью: один фермент обычно катализирует одну конкретную реакцию или действует на узкую группу сходных субстратов.Пояснение:
Благодаря уникальной конфигурации активного центра, работающего по принципу “ключ-замок” или индуцированного соответствия, фермент способен распознавать среди множества молекул только свой субстрат. Это свойство называется субстратной специфичностью.5
Как влияет повышение температуры на активность ферментов (в пределах до 40-50 градусов для человека)?
Правильный ответ:
Активность возрастает до определенного оптимума, после чего резко падает из-за денатурации.Пояснение:
При повышении температуры скорость реакции сначала растет из-за увеличения кинетической энергии молекул. Однако при достижении критической температуры (для белков человека это обычно выше 40-50°C) начинается разрушение третичной структуры белка (денатурация), и активность фермента падает.6
Какую роль в ферментативных реакциях играют витамины?
Правильный ответ:
Они являются предшественниками коферментов — необходимых компонентов многих сложных ферментов.Пояснение:
Многие водорастворимые витамины (особенно группы B) не синтезируются в организме, но необходимы для построения активных групп ферментов. Например, витамин B2 входит в состав ФАД, а витамин PP — в состав НАД. Без них соответствующие ферменты не могут функционировать.7
Чем ферменты отличаются от неорганических катализаторов по эффективности?
Правильный ответ:
Ферменты ускоряют реакции в миллионы и миллиарды раз (10710^7107—10910^9109), что значительно превышает эффективность неорганических катализаторов.Пояснение:
Биологические катализаторы обладают уникальной мощностью. Они способны проводить реакции за доли секунды, которые без них или с обычными химическими катализаторами длились бы годы. При этом они работают в мягких условиях (нормальные температура и давление).8
Как называются реакции, идущие с поглощением свободной энергии, которые ферменты могут осуществлять за счет сопряжения?
Правильный ответ:
Эндергонические.Пояснение:
Эндергонические реакции термодинамически невыгодны (энергия продуктов выше энергии исходных веществ). Чтобы они шли, ферменты сопрягают их с экзергоническими процессами (например, гидролизом АТФ), используя выделяющуюся энергию для “оплаты” энергозатратного синтеза.9
Что происходит с ферментом в конце химической реакции?
Правильный ответ:
Он освобождается в неизменном виде и может снова вступать в реакцию с новой порцией субстрата.Пояснение:
Как и любой катализатор, фермент участвует в промежуточных стадиях процесса, но не расходуется в ходе реакции. После образования продукта фермент-субстратный комплекс распадается, и фермент возвращается в исходное состояние, готовый к новому циклу катализа.10
Какое химическое вещество является субстратом для фермента сахаразы?
Правильный ответ:
Сахароза.Пояснение:
Сахараза (или инвертаза) — это фермент, специфически расщепляющий дисахарид сахарозу на моносахариды глюкозу и фруктозу. Название фермента прямо указывает на его субстрат (сахароза) с добавлением суффикса -аза.11
Как называется участок фермента, к которому присоединяются регуляторные молекулы, изменяющие его активность (но не являющиеся субстратом)?
Правильный ответ:
Аллостерический (регуляторный) центр.Пояснение:
Аллостерическая регуляция подразумевает связывание эффектора (ингибитора или активатора) в участке, отличном от активного центра. Это вызывает конформационные изменения во всей молекуле белка, которые влияют на способность активного центра связывать субстрат.12
Какое влияние на реакцию оказывает образование фермент-субстратного комплекса?
Правильный ответ:
Оно вызывает ослабление химических связей в субстрате и сближение реагентов, облегчая реакцию.Пояснение:
Образование комплекса ES — ключевая стадия катализа. В этот момент аминокислотные радикалы активного центра взаимодействуют с субстратом, деформируя его (состояние “натяжения”), ориентируя нужным образом и создавая благоприятное микроокружение для реакции.13
Почему ферменты чувствительны к изменению pH среды?
Правильный ответ:
Изменение pH меняет заряд ионизируемых групп в активном центре и третичную структуру белка, что нарушает связывание субстрата.Пояснение:
Активность фермента зависит от состояния ионизации радикалов аминокислот в активном центре. Отклонение pH от оптимума приводит к изменению зарядов, нарушению ионных и водородных связей, что может исказить структуру активного центра или сделать невозможным связывание субстрата.14
Какой из перечисленных процессов является экзергоническим (идет с выделением энергии)?
Правильный ответ:
Окисление органических веществ кислородом (клеточное дыхание).Пояснение:
Экзергонические реакции — это реакции распада и окисления, при которых свободная энергия системы уменьшается, выделяясь в виде тепла или запасаясь в АТФ. Окисление органики — классический пример такого энергетически выгодного процесса.15
Какая модель взаимодействия фермента и субстрата предполагает жесткое соответствие их форм?
Правильный ответ:
Модель «ключ-замок» (Эмиля Фишера).Пояснение:
Исторически первая модель, предложенная Эмилем Фишером, сравнивала субстрат с ключом, а фермент с замком, подразумевая, что активный центр имеет жесткую, неизменную структуру, идеально подходящую под субстрат еще до момента взаимодействия.16
Что такое денатурация фермента?
Правильный ответ:
Разрушение природной пространственной структуры фермента под действием экстремальных факторов, ведущее к потере активности.Пояснение:
Денатурация — это утрата белком его нативной конформации (третичной и вторичной структуры). Поскольку каталитическая активность всецело зависит от точной геометрии активного центра, денатурация (тепловая или химическая) делает фермент бесполезным.17
Какой суффикс в названии вещества обычно указывает на то, что это фермент?
Правильный ответ:
-аза (липаза, полимераза).Пояснение:
Согласно международной номенклатуре, названия большинства ферментов образуются путем добавления суффикса “-аза” к названию субстрата (на который действует фермент) или к типу химической реакции (оксидаза, гидролаза).18
Какое утверждение о равновесии химической реакции в присутствии фермента верно?
Правильный ответ:
Фермент ускоряет достижение состояния равновесия, но не сдвигает его.Пояснение:
Катализаторы (в том числе ферменты) одинаково ускоряют как прямую, так и обратную реакцию. Они позволяют системе быстрее прийти к состоянию термодинамического равновесия, но не меняют соотношение концентраций реагентов и продуктов в этом равновесии.19
Что такое АТФ в контексте ферментативных реакций?
Правильный ответ:
Это универсальный источник энергии (макроэргическое соединение), используемый для проведения эндергонических реакций.Пояснение:
Аденозинтрифосфат (АТФ) содержит богатые энергией фосфатные связи. При их гидролизе выделяется значительное количество энергии, которую ферменты используют для осуществления процессов синтеза и активного транспорта, идущих с поглощением энергии.20
Какой класс ферментов отвечает за перенос химических групп от одной молекулы к другой?