Тест по биологии: Обмен веществ и превращение энергии в клетке (10 класс)
Тест по биологии «Обмен веществ и превращение энергии в клетке» для 10 класса — это проверочная работа, охватывающая ключевые аспекты клеточного метаболизма. Вопросы касаются энергетического и пластического обмена, роли АТФ, типов дыхания организмов, а также биохимических механизмов окисления органических веществ и сохранения энергии в живых системах.
1
Какое определение наиболее точно характеризует обмен веществ (метаболизм)?
Правильный ответ:
Это совокупность всех химических реакций, протекающих в организме, обеспечивающих его целостность и обмен веществом и энергией с окружающей средой.Пояснение:
Метаболизм — это фундаментальное свойство живого. Он объединяет в себе два противоположных, но взаимосвязанных процесса: пластический обмен (создание веществ) и энергетический обмен (распад веществ), что позволяет организму поддерживать гомеостаз и самовоспроизводиться.2
Какое количество энергии выделяется при разрыве одной макроэргической связи в молекуле АТФ и превращении её в АДФ?
Правильный ответ:
Около 40 кДж.Пояснение:
Гидролиз АТФ (отщепление концевого фосфата) сопровождается выделением значительного количества энергии — примерно 40 кДж/моль. Именно эта энергия используется клеткой для совершения механической, химической и электрической работы.3
Как называется совокупность реакций расщепления сложных органических веществ до более простых, сопровождающаяся выделением энергии?
Правильный ответ:
Диссимиляция (катаболизм).Пояснение:
Диссимиляция (или энергетический обмен) — это процесс распада. Сложные молекулы (белки, жиры, углеводы) окисляются до простых продуктов (CO2, H2O, NH3), а освобождающаяся энергия запасается в виде АТФ или рассеивается в виде тепла.4
Что является основным источником углерода для синтеза органических веществ в ходе пластического обмена у автотрофов?
Правильный ответ:
Углекислый газ (CO2CO_2CO2) из окружающей среды.Пояснение:
Автотрофные организмы (растения, цианобактерии) способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических. Источником углерода для них служит углекислый газ воздуха или воды, который фиксируется в процессе фотосинтеза или хемосинтеза.5
Какое утверждение о взаимосвязи анаболизма и катаболизма является верным?
Правильный ответ:
Эти процессы протекают одновременно и взаимосвязаны: энергия, полученная в катаболизме, тратится на анаболизм, а продукты анаболизма могут стать субстратами для катаболизма.Пояснение:
Обмен веществ — это единый процесс. Энергетический обмен дает энергию (АТФ) и простые молекулы-предшественники, которые пластический обмен использует для строительства клеточных структур. Остановка одного процесса неминуемо ведет к остановке другого.6
Кто такие факультативные анаэробы?
Правильный ответ:
Организмы, которые способны жить и развиваться как в присутствии кислорода, так и без него, переключая тип обмена веществ.Пояснение:
Факультативные анаэробы (например, дрожжи или кишечная палочка) обладают метаболической гибкостью. При наличии кислорода они используют эффективное аэробное дыхание, а при его отсутствии переходят на менее выгодное брожение (гликолиз).7
Какое главное отличие биологического окисления в клетке от процесса горения?
Правильный ответ:
Биологическое окисление происходит ступенчато, с участием ферментов, и энергия выделяется порциями, часть которой запасается в АТФ.Пояснение:
Если бы окисление в клетке происходило мгновенно, как при горении, клетка погибла бы от перегрева. Ступенчатый процесс позволяет контролировать выделение энергии и трансформировать её в химическую форму (АТФ) с высоким коэффициентом полезного действия.8
Какие вещества выступают в роли универсальных переносчиков атомов водорода и электронов в клетке?
Правильный ответ:
НАД+ и ФАД.Пояснение:
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+) и флавинадениндинуклеотид (ФАД) — это коферменты, которые принимают протоны и электроны от окисляемых субстратов (превращаясь в НАДН и ФАДН2) и переносят их к дыхательной цепи для синтеза АТФ.9
Где располагаются ферменты, обеспечивающие процессы энергетического обмена у прокариотов?
Правильный ответ:
На внутренней стороне плазматической мембраны.Пояснение:
Прокариоты лишены мембранных органоидов, включая митохондрии. Поэтому ферменты дыхательной цепи и АТФ-синтазы у них встроены непосредственно в клеточную мембрану, которая выполняет функции внутренней мембраны митохондрий эукариот.10
Какое вещество является конечным продуктом полного окисления углерода органических веществ?
Правильный ответ:
Углекислый газ (CO2CO_2CO2).Пояснение:
При полном аэробном окислении углеродный скелет органической молекулы разрушается полностью. Атомы углерода окисляются кислородом до наиболее стабильного состояния — оксида углерода (IV), или углекислого газа, который выводится из организма.11
Что происходит с энергией, выделяющейся при распаде АТФ, если она не используется для совершения работы?
Правильный ответ:
Она рассеивается в виде тепла.Пояснение:
Согласно законам термодинамики, энергия не исчезает. Если энергия гидролиза АТФ не сопряжена с химической реакцией или механической работой, она переходит в тепловую форму. Это тепло важно для поддержания температуры тела у теплокровных животных.12
Какой процесс относится к пластическому обмену?
Правильный ответ:
Биосинтез белка на рибосомах.Пояснение:
Пластический обмен (анаболизм) — это создание сложного из простого. Синтез белка из аминокислот требует затрат энергии АТФ и приводит к образованию структурных и функциональных компонентов клетки, что является сутью пластического обмена.13
Почему кислород может быть опасен для облигатных анаэробов?
Правильный ответ:
У них отсутствуют ферменты, обезвреживающие активные формы кислорода, что делает его для них смертельным ядом.Пояснение:
Кислород — химически активный элемент, образующий токсичные радикалы. Аэробы и факультативные анаэробы имеют защиту (ферменты каталаза, супероксиддисмутаза), а облигатные анаэробы такой защиты лишены и погибают при контакте с воздухом.14
Какое соединение является универсальным аккумулятором энергии в клетке?
Правильный ответ:
АТФ (аденозинтрифосфат).Пояснение:
АТФ выполняет роль «энергетической валюты». Энергия, полученная из разных источников (распад жиров, сахаров), унифицируется и запасается в АТФ, которая затем расходуется на любые нужды клетки, обеспечивая сопряжение процессов выделения и потребления энергии.15
Какую функцию выполняют НАДН и ФАДН2 в аэробном дыхании?
Правильный ответ:
Они доставляют атомы водорода и электроны к дыхательной цепи митохондрий для окисления и синтеза АТФ.Пояснение:
Восстановленные коферменты НАДН и ФАДН2 — это «челноки», которые забирают энергию (в виде электронов и протонов) от окисляемых субстратов в цикле Кребса и гликолизе и переносят её к месту финального производства энергии — на кристы митохондрий.16
Что такое фосфорилирование в контексте энергетического обмена?
Правильный ответ:
Присоединение остатка фосфорной кислоты к АДФ с образованием АТФ и запасанием энергии.Пояснение:
Фосфорилирование — это ключевая реакция аккумуляции энергии. Энергия, выделившаяся при окислении веществ, тратится на образование высокоэнергетической связи между фосфатными группами, превращая разряженную «батарейку» АДФ в заряженную АТФ.17
Какой организм относится к факультативным анаэробам?
Правильный ответ:
Дрожжи Saccharomyces.Пояснение:
Дрожжи могут существовать в двух режимах. В тесте (где мало кислорода) они бродят, выделяя углекислый газ и спирт. На воздухе они дышат, полностью окисляя сахар. Эта способность делает их факультативными анаэробами.18
В какой последовательности происходит окисление атома углерода в органическом веществе в клетке?
Правильный ответ:
Углеводород … спирт … альдегид … карбоновая кислота … углекислый газ.Пояснение:
Биологическое окисление — это постепенный процесс. Сначала вводится гидроксильная группа (спирт), затем отнимается водород (альдегид), затем вводится кислород (кислота), и наконец отщепляется углекислый газ (декарбоксилирование).19
Какое понятие является синонимом термина «пластический обмен»?
Правильный ответ:
Ассимиляция.Пояснение:
Пластический обмен, анаболизм и ассимиляция — это синонимы, обозначающие процессы синтеза веществ и усвоения их организмом. Термин «ассимиляция» происходит от латинского similis — подобный, то есть уподобление веществ веществам самого организма.20
Почему живые организмы называют открытыми системами?
Правильный ответ:
Потому что они постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой.Пояснение:
Согласно законам термодинамики, закрытые системы стремятся к росту энтропии (хаосу). Живые организмы поддерживают упорядоченность своей структуры только за счет постоянного притока энергии и вещества извне и выделения отходов наружу.21
Какой продукт образуется при гидролизе АТФ вместе с энергией и фосфорной кислотой?
Правильный ответ:
Аденозиндифосфат (АДФ).Пояснение:
При отщеплении одного остатка фосфорной кислоты от трифосфата (АТФ) остается молекула с двумя остатками — дифосфат (АДФ). Этот процесс обратим: АДФ может снова превратиться в АТФ, приняв энергию и фосфат.22
Что такое макроэргическая связь?
Правильный ответ:
Богатая энергией химическая связь, при разрыве которой выделяется большое количество энергии (например, в молекуле АТФ).Пояснение:
Макроэргическими называют связи, гидролиз которых дает более 30 кДж/моль. В молекуле АТФ таких связей две (между фосфатными остатками). В формулах их часто обозначают волнистой линией (~).23
Какую роль играет вода в реакции гидролиза АТФ?
Правильный ответ:
Вода участвует в разрыве химической связи, присоединяясь к продуктам распада.Пояснение:
Гидролиз — это буквально «расщепление водой». Молекула воды (H2OH_2OH2O) распадается на HHH и OHOHOH, которые присоединяются к концам разорванной молекулы, стабилизируя продукты реакции (АДФ и фосфат).24
В каком виде энергия запасается в ходе световой фазы фотосинтеза?
Правильный ответ:
В виде АТФ.Пояснение:
Хотя конечным продуктом фотосинтеза является сахар, первичная фиксация световой энергии происходит путем синтеза АТФ. Затем эта АТФ расходуется в темновой фазе для превращения CO2CO_2CO2 в углеводы.25
Какой процесс обеспечивает энергией анаэробные организмы?
Правильный ответ:
Бескислородное расщепление веществ (гликолиз, брожение).Пояснение:
Анаэробы не могут использовать кислород для полного окисления. Они получают энергию за счет неполного расщепления глюкозы в цитоплазме. Этот процесс менее эффективен (дает 2 АТФ вместо 38), но позволяет жить без воздуха.26
Где в клетке человека происходит наиболее интенсивный синтез АТФ?
Правильный ответ:
На кристах митохондрий.Пояснение:
Митохондрии называют силовыми станциями клетки. Именно на их внутренних мембранах (кристах) протекают реакции окислительного фосфорилирования, дающие основную массу энергии при дыхании.27
Какие вещества, образующиеся в ходе катаболизма, могут использоваться в анаболизме?
Правильный ответ:
АТФ и промежуточные продукты метаболизма (органические кислоты, аминокислоты).Пояснение:
Метаболизм экономичен. Продукты неполного распада (например, пировиноградная кислота или ацетил-КоА) не обязательно «сжигаются» до конца. Они могут быть изъяты из «топки» и использованы как каркас для синтеза жиров или аминокислот.28
Что происходит с факультативными анаэробами при попадании в бескислородную среду?
Правильный ответ:
Они перестраивают свой обмен веществ на анаэробный тип (брожение).Пояснение:
Адаптация факультативных анаэробов заключается в переключении ферментных систем. Если кислорода нет, дыхательная цепь останавливается, и клетка активирует ферменты брожения, чтобы получать хоть какую-то энергию.29
Для какого процесса клетке необходим приток энергии извне (в виде АТФ)?
Правильный ответ:
Для синтеза биополимеров (белков, ДНК).Пояснение:
Создание сложных упорядоченных структур (биосинтез) противоречит второму закону термодинамики (стремлению к хаосу), поэтому этот процесс не может идти самопроизвольно и требует затрат энергии АТФ.30
Какое химическое соединение образуется при присоединении водорода к коферменту НАД+?