Тест по биологии: Превращение энергии в клетке (10 класс)
Тест по биологии «Превращение энергии в клетке» для 10 класса — это проверочная работа, предназначенная для глубокой оценки знаний учащихся о биохимических механизмах окисления органических веществ. Тест охватывает темы аэробного и анаэробного дыхания, роль ферментов и коферментов, а также отличия биологического окисления от горения.
1
Какой газ является основным окислителем в энергетическом обмене большинства эукариотических клеток?
Правильный ответ:
Кислород.Пояснение:
Для подавляющего большинства эукариот (аэробов) именно молекулярный кислород выступает в роли конечного акцептора электронов в дыхательной цепи, обеспечивая полное окисление органических веществ до воды и углекислого газа с выделением максимума энергии.2
Как называются организмы, для которых свободный кислород является смертельным ядом?
Правильный ответ:
Облигатные (строгие) анаэробы.Пояснение:
Облигатные анаэробы не имеют ферментативных систем (например, каталазы), защищающих клетку от токсичного действия активных форм кислорода. Поэтому контакт с воздухом приводит к их гибели. Примером может служить бактерия Clostridium botulinum.3
Какое главное отличие процесса биологического окисления в клетке от горения веществ на воздухе?
Правильный ответ:
Биологическое окисление происходит многоступенчато, с участием ферментов, и энергия выделяется порциями, запасаясь в АТФ, а не рассеивается мгновенно.Пояснение:
Мгновенное выделение всей энергии, как при горении, привело бы к тепловой смерти клетки. Ступенчатый ферментативный катализ позволяет контролировать поток энергии и трансформировать её в химическую форму (макроэргические связи), пригодную для использования.4
Кто такие факультативные анаэробы?
Правильный ответ:
Организмы, способные переключать свой обмен веществ с анаэробного на аэробный в зависимости от наличия кислорода в среде.Пояснение:
Факультативные анаэробы (например, дрожжи или кишечная палочка) обладают метаболической гибкостью. В отсутствии кислорода они получают энергию брожением, но при появлении кислорода переходят на более эффективное аэробное дыхание, не погибая от окислителя.5
Какое вещество образуется при окислении спирта (R−CH2OHR-CH_2OHR−CH2OH) на следующем этапе биологического окисления?
Правильный ответ:
Альдегид (R−HC=OR-HC=OR−HC=O).Пояснение:
Процесс окисления органики идет последовательно: насыщенный углеводород окисляется до спирта, затем от спирта отщепляется водород, и он превращается в альдегид (или кетон), который далее окисляется до органической кислоты.6
Какую роль выполняют молекулы НАД+ и ФАД в процессе катаболизма?
Правильный ответ:
Они служат универсальными акцепторами (переносчиками) атомов водорода и электронов, отщепляемых от окисляемого субстрата.Пояснение:
В реакциях дегидрирования (отщепления водорода) протоны и электроны не выбрасываются в среду, а присоединяются к коферментам НАД+ и ФАД, восстанавливая их до НАДН и ФАДН2. Эти молекулы затем несут энергию в дыхательную цепь митохондрий.7
Какой организм является примером факультативного анаэроба?
Правильный ответ:
Возбудитель брюшного тифа (Salmonella typhi).Пояснение:
Сальмонелла, как и многие кишечные бактерии, способна выживать как в бескислородной среде кишечника, так и во внешней среде или кровотоке, где присутствует кислород, адаптируя свой метаболизм под текущие условия.8
Что означает термин «сопряжение» в биоэнергетике?
Правильный ответ:
Связывание реакции окисления, идущей с выделением энергии, с реакцией фосфорилирования (синтеза АТФ), идущей с поглощением энергии.Пояснение:
Энергия, выделяющаяся при окислении органических веществ, не пропадает зря (не уходит только в тепло), а используется для принудительного протекания реакции АДФ + Ф = АТФ. Этот механизм позволяет клетке «заряжать» свои энергетические батарейки.9
Какое утверждение верно описывает окисление атома углерода в метане (CH4CH_4CH4) по сравнению с углекислым газом (CO2CO_2CO2)?
Правильный ответ:
В метане углерод максимально восстановлен, а в углекислом газе — максимально окислен.Пояснение:
В метане углерод имеет степень окисления -4 (связан с водородом), что означает высокий запас энергии электронов. В углекислом газе степень окисления +4 (все электроны оттянуты кислородом), энергия выделена, и углерод больше не может служить топливом.10
Куда поступают восстановленные переносчики НАДН и ФАДН2 в аэробных условиях?
Правильный ответ:
Они окисляются в дыхательной цепи митохондрий, передавая электроны на кислород, что приводит к синтезу большого количества АТФ.Пояснение:
В присутствии кислорода “грузовики” с водородом (НАДН и ФАДН2) разгружаются на кристах митохондрий. Энергия переносимых ими электронов используется для создания протонного градиента и работы АТФ-синтазы.11
Возможно ли получение энергии (синтез АТФ) при неполном окислении органических веществ?
Правильный ответ:
Да, возможно, но количество выделяемой энергии будет значительно меньшим, чем при полном окислении до углекислого газа.Пояснение:
Неполное окисление (брожение, гликолиз) оставляет часть энергии в химических связях конечных продуктов (спирта, молочной кислоты). Тем не менее, это позволяет клетке получить небольшое количество АТФ (2 молекулы) в отсутствие кислорода.12
Что происходит с энергией, выделяющейся при окислении, которая не запасается в АТФ?
Правильный ответ:
Она рассеивается в виде тепла.Пояснение:
КПД биологического окисления высок (около 40-50%), но не абсолютен. Остальная часть энергии неизбежно переходит в тепловую форму, что, впрочем, полезно для теплокровных животных, так как помогает поддерживать температуру тела.13
Как называется приставка «an-» в слове «анаэроб», и что она означает?
Правильный ответ:
Это отрицательная приставка, означающая «без», «против» или «отсутствие» (жизнь без воздуха).Пояснение:
Термин «анаэроб» происходит от греческих слов: an (не, без) + aer (воздух) + bios (жизнь). Таким образом, это организмы, способные жить в отсутствие атмосферного воздуха (кислорода).14
Какое химическое превращение происходит с альдегидом (R−HC=OR-HC=OR−HC=O) при его дальнейшем окислении в клетке?
Правильный ответ:
Он окисляется до карбоновой кислоты (R−COOHR-COOHR−COOH).Пояснение:
Окисление альдегидной группы приводит к образованию карбоксильной группы. В этот момент к молекуле присоединяется атом кислорода (обычно из воды), а электроны и протоны передаются на коферменты.15
Где обитают многие факультативные анаэробы из числа многоклеточных животных?
Правильный ответ:
На дне водоемов (в иле) или внутри организмов других живых существ (паразиты).Пояснение:
Среды, богатые органикой, но бедные кислородом (донные отложения, кишечник хозяина), являются идеальным местом для факультативных анаэробов. Там они могут использовать брожение, но при смене условий способны дышать.16
Какой продукт образуется при восстановлении молекулы НАД+?
Правильный ответ:
НАДН.Пояснение:
Молекула НАД+ (окисленная форма) принимает два электрона и один протон от субстрата, превращаясь в НАДН (восстановленную форму). Второй протон остается в среде. НАДН — это форма хранения восстановительной способности.17
Почему дрожжи Saccharomyces относят к факультативным анаэробам?
Правильный ответ:
Потому что в тесте (без воздуха) они сбраживают сахар в спирт, а на воздухе окисляют его до воды и углекислого газа.Пояснение:
Дрожжи — классический пример переключения метаболизма (эффект Пастера). В присутствии кислорода брожение подавляется, и начинается более выгодное дыхание, что позволяет дрожжам быстрее расти и размножаться.18
Какие животные из перечисленных могут переключаться на анаэробный обмен?
Правильный ответ:
Круглые черви и моллюски, обитающие на дне водоемов.Пояснение:
Обитатели дна и паразиты часто сталкиваются с дефицитом кислорода. Некоторые круглые черви и двустворчатые моллюски могут часами и днями обходиться без кислорода, переходя на анаэробные пути расщепления гликогена.19
Какое вещество является универсальным источником энергии, синтезируемым в ходе катаболизма?
Правильный ответ:
Аденозинтрифосфат (АТФ).Пояснение:
Конечной целью всех сложных превращений и окислений в энергетическом обмене является синтез АТФ. Именно в макроэргических связях этого вещества “консервируется” энергия для дальнейшего использования клеткой.20
Что такое «восстановительные эквиваленты» в контексте клеточного дыхания?