Тест по биологии: Фотосинтез (10 класс)
Тест по биологии «Фотосинтез» для 10 класса — это проверочная работа профильного уровня, предназначенная для контроля знаний учащихся о сложнейших биохимических процессах преобразования солнечной энергии. Задания охватывают молекулярные механизмы световой и темновой фаз, строение фотосинтетического аппарата и планетарное значение процесса.
1
В каком структурном компоненте растительной клетки протекают все реакции фотосинтеза у эукариот?
Правильный ответ:
В хлоропластахПояснение:
У эукариотических организмов (растений) процесс фотосинтеза локализован в специализированных двумембранных органоидах — хлоропластах. Они содержат пигмент хлорофилл и систему внутренних мембран (тилакоидов), где идет световая фаза, а также строму, где протекает темновая фаза. Митохондрии отвечают за клеточное дыхание, рибосомы — за синтез белка.2
Какое вещество является источником электронов для восстановления хлорофилла фотосистемы II в световой фазе?
Правильный ответ:
ВодаПояснение:
В световой фазе фотосинтеза молекула хлорофилла теряет возбужденный электрон. Чтобы процесс не остановился, этот электрон должен быть возмещен. Донором (поставщиком) электронов служит вода. В процессе фотолиза молекула воды расщепляется, отдавая электроны хлорофиллу, а протоны и кислород выделяются как продукты реакции.3
Что является побочным продуктом световой фазы фотосинтеза, выделяющимся в окружающую среду?
Правильный ответ:
Молекулярный кислородПояснение:
В результате фотолиза воды (расщепления H2O под действием света) образуются протоны, электроны и кислород. Для самого растения в контексте фотосинтеза кислород является побочным продуктом («отходом производства»), так как он не участвует в синтезе глюкозы. Кислород диффундирует из хлоропласта и через устьица выделяется в атмосферу.4
Какая энергия непосредственно используется ферментом АТФ-синтетазой для синтеза АТФ в хлоропластах?
Правильный ответ:
Энергия градиента концентрации протонов на мембране тилакоида.Пояснение:
Механизм синтеза АТФ в хлоропластах основан на принципе «плотины». В процессе переноса электронов протоны (H+) накапливаются внутри тилакоида, создавая градиент концентрации. Стремясь выровнять концентрацию, протоны с силой устремляются наружу через канал фермента АТФ-синтетазы. Энергия этого потока вращает части фермента и обеспечивает синтез АТФ из АДФ.5
Где именно в хлоропласте протекают реакции темновой фазы фотосинтеза (цикл Кальвина)?
Правильный ответ:
В строме хлоропластаПояснение:
Реакции темновой фазы, включающие фиксацию углекислого газа и синтез глюкозы, не требуют наличия мембранных структур с пигментами. Они протекают в жидком содержимом хлоропласта — строме, где растворены необходимые для цикла Кальвина ферменты, а также находятся АТФ и НАДФН, поступившие от тилакоидов.6
Какова роль молекулы НАДФН в процессе фотосинтеза?
Правильный ответ:
Она служит переносчиком атомов водорода (восстановительных эквивалентов) для синтеза глюкозы.Пояснение:
НАДФН (восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат) играет роль переносчика водорода и электронов. Он образуется в световую фазу, присоединяя протоны и электроны, а в темновую фазу отдает их для восстановления углекислого газа до углеводов (глюкозы). Без этого восстановителя синтез органики невозможен.7
Какое из уравнений наиболее точно описывает суммарный процесс фотосинтеза?
Правильный ответ:
6CO2 + 6H2O + Свет -> C6H12O6 + 6O2Пояснение:
Классическое суммарное уравнение фотосинтеза отражает превращение неорганических веществ (углекислого газа и воды) в органическое вещество (глюкозу) и кислород под действием энергии света. Шесть молекул углекислого газа и шесть молекул воды расходуются на синтез одной молекулы глюкозы, при этом выделяется шесть молекул кислорода.8
Какой ученый внес огромный вклад в изучение фотосинтеза, сформулировав учение о «космической роли» зеленых растений?
Правильный ответ:
Климент Аркадьевич ТимирязевПояснение:
Климент Аркадьевич Тимирязев — выдающийся русский физиолог растений. Он экспериментально доказал, что хлорофилл поглощает энергию солнечного света и преобразует ее в химическую энергию органических веществ. Тимирязев назвал это «космической ролью» растений, так как они служат связующим звеном между энергией Солнца и жизнью на Земле.9
Чем принципиально отличается цикл Кальвина от цикла Кребса?
Правильный ответ:
В цикле Кальвина происходит восстановление CO2 и синтез органики, а в цикле Кребса — окисление органики и выделение CO2.Пояснение:
Эти циклы являются противоположными по смыслу процессами. Цикл Кребса (в митохондриях) — это часть энергетического обмена, где органика окисляется до CO2 с выделением энергии. Цикл Кальвина (в хлоропластах) — это часть пластического обмена, где CO2 фиксируется и восстанавливается до глюкозы с затратой энергии (АТФ и НАДФН).10
Какое глобальное экологическое значение имеет озоновый слой, формирующийся из кислорода фотосинтетического происхождения?
Правильный ответ:
Он защищает живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.Пояснение:
Кислород, выделяемый растениями при фотосинтезе, поднимается в верхние слои атмосферы. Там под действием солнечного излучения из него образуется озон (O3). Озоновый слой (экран) поглощает жесткую часть ультрафиолетового спектра, которая смертельно опасна для клеток (вызывает мутации и разрушение ДНК), делая возможной жизнь на суше.11
Почему фотосинтез возможен даже в пасмурную погоду или в тени деревьев?
Правильный ответ:
Потому что разнообразные пигменты фотосистем могут улавливать даже слабый и рассеянный свет, передавая энергию на хлорофилл.Пояснение:
Фотосистемы в мембранах тилакоидов содержат не только реакционный центр, но и «антенный комплекс» из сотен молекул различных пигментов (хлорофиллов a и b, каротиноидов). Эти пигменты улавливают кванты света разной длины волны и интенсивности, в том числе рассеянный свет, и передают энергию возбуждения в реакционный центр, обеспечивая работу механизма даже при слабом освещении.12
Что происходит с электроном молекулы хлорофилла в реакционном центре фотосистемы при поглощении кванта света?
Правильный ответ:
Он переходит на более высокий энергетический уровень (возбуждается) и покидает молекулу.Пояснение:
Поглощение кванта света (фотона) сообщает электрону в молекуле хлорофилла дополнительную энергию. Этот электрон переходит в возбужденное состояние (на более высокую орбиталь). Энергия возбуждения настолько велика, что электрон отрывается от молекулы хлорофилла и захватывается белком-акцептором, начиная свое путешествие по электрон-транспортной цепи.13
Какое количество молекул АТФ и НАДФН расходуется в темновой фазе на синтез одной молекулы глюкозы?
Правильный ответ:
18 АТФ и 12 НАДФНПояснение:
Синтез глюкозы — процесс крайне энергозатратный. Согласно стехиометрии цикла Кальвина, для фиксации 6 молекул CO2 и образования одной шестиуглеродной молекулы глюкозы необходимо затратить энергию 18 молекул АТФ и восстановительную силу 12 молекул НАДФН. Все эти ресурсы должны быть предварительно накоплены в световой фазе.14
Какой процесс НЕ происходит во время темновой фазы фотосинтеза?
Правильный ответ:
Фотолиз воды.Пояснение:
Фотолиз воды — это расщепление молекулы H2O под действием энергии света. Этот процесс происходит исключительно в световую фазу на мембранах тилакоидов. Темновая фаза включает в себя ферментативные реакции превращения CO2 в глюкозу, протекающие в строме, и свет для них (а следовательно и фотолиз) непосредственно не требуется.15
Какие организмы были первыми фотосинтетиками, начавшими выделять кислород и изменившими атмосферу Земли миллиарды лет назад?