Тест по биологии: Роль нуклеотидов в обмене веществ (10 класс)
Тест по биологии «Роль нуклеотидов в обмене веществ» для 10 класса — это углубленная проверочная работа, предназначенная для оценки знаний учащихся о биоэнергетических процессах в клетке. Тест фокусируется на строении и функциях АТФ, механизмах гидролиза макроэргических связей и использовании энергии нуклеотидов для различных видов клеточной работы.
1
Какой нуклеотид выполняет роль универсального аккумулятора энергии в клетках?
Правильный ответ:
АТФ.Пояснение:
АТФ (аденозинтрифосфат) является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов в живых организмах. Его структура позволяет накапливать энергию в макроэргических связях и легко отдавать её при гидролизе, обеспечивая работу клеточных механизмов.2
Какое количество энергии выделяется при разрыве одной макроэргической связи в молекуле АТФ (превращение в АДФ)?
Правильный ответ:
Около 40 кДж/моль.Пояснение:
Гидролиз концевой фосфатной группы АТФ сопровождается выделением значительного количества энергии — около 40 кДж/моль. Это примерно в 3-4 раза больше, чем при разрыве обычных ковалентных связей, что и делает АТФ эффективным источником энергии.3
Из каких химических компонентов состоит молекула АТФ?
Правильный ответ:
Аденин, рибоза, три остатка фосфорной кислоты.Пояснение:
АТФ является рибонуклеотидом. Он состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и трех последовательно соединенных остатков фосфорной кислоты. Если бы сахаром была дезоксирибоза, это был бы дАТФ (субстрат для ДНК).4
Как называется фермент, осуществляющий гидролиз АТФ в клетке?
Правильный ответ:
АТФ-аза.Пояснение:
Ферменты, расщепляющие АТФ с выделением энергии для совершения работы, называются АТФ-азами. Например, миозин в мышцах обладает АТФ-азной активностью, используя энергию распада АТФ для мышечного сокращения.5
Что такое макроэргическая связь?
Правильный ответ:
Нестабильная химическая связь, гидролиз которой сопровождается выделением большого количества энергии.Пояснение:
Макроэргическими называют высокоэнергетические связи (обычно между фосфатными группами), при разрыве которых выделяется значительно больше энергии (>30 кДж/моль), чем при разрыве обычных химических связей. В формулах они обозначаются знаком тильда (~).6
Какой процесс в клетке может протекать спонтанно (самопроизвольно)?
Правильный ответ:
Диффузия веществ из области высокой концентрации в область низкой.Пояснение:
Спонтанно могут протекать только экзергонические процессы, идущие с уменьшением свободной энергии системы. Диффузия по градиенту концентрации — это физический процесс, увеличивающий энтропию и не требующий затрат химической энергии АТФ.7
Какое вещество образуется при отщеплении двух остатков фосфорной кислоты от молекулы АТФ?
Правильный ответ:
АМФ (аденозинмонофосфат).Пояснение:
Если от АТФ отщепляются сразу два фосфатных остатка (в виде пирофосфата), остается нуклеотид с одним фосфатом — аденозинмонофосфат (АМФ). Эта реакция также дает энергию и используется в некоторых биосинтетических путях.8
Какой вид работы в клетке требует затрат энергии АТФ?
Правильный ответ:
Активный транспорт веществ через мембрану против градиента концентрации.Пояснение:
Перенос веществ из зоны низкой концентрации в зону высокой (против градиента) термодинамически невыгоден. Для его осуществления работают специальные белки-насосы (например, натрий-калиевый насос), которые потребляют энергию гидролиза АТФ.9
Сколько макроэргических связей в молекуле АДФ (аденозиндифосфата)?
Правильный ответ:
Одна.Пояснение:
АДФ содержит два остатка фосфорной кислоты. Макроэргическая связь находится только между первым и вторым фосфатными остатками. Связь между рибозой и первым фосфатом является обычной эфирной связью и не относится к макроэргическим.10
Какую функцию выполняют нуклеотиды ГТФ, ЦТФ и УТФ, помимо участия в синтезе нуклеиновых кислот?
Правильный ответ:
Они служат источниками энергии для специфических процессов синтеза белков, липидов и полисахаридов.Пояснение:
В клетке существует специализация нуклеотидов. АТФ универсален, но ГТФ используется при синтезе белка, УТФ — при синтезе полисахаридов (гликогена), а ЦТФ — при синтезе фосфолипидов мембран. Все они являются макроэргическими соединениями.11
Какое утверждение верно характеризует гидролиз?
Правильный ответ:
Это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, приводящая к его разложению с образованием новых соединений.Пояснение:
Гидролиз (от греч. hydro - вода, lysis - разложение) — это реакция обменного разложения между веществом и водой. В контексте биоэнергетики гидролиз АТФ означает присоединение молекулы воды, в результате чего отщепляется фосфатная группа и выделяется энергия.12
Почему синтез полимеров из мономеров в клетке требует затрат энергии?
Правильный ответ:
Потому что это процесс, идущий с поглощением энергии (эндергонический), приводящий к усложнению структуры и уменьшению энтропии.Пояснение:
Создание сложных упорядоченных структур (полимеров) из простых хаотичных компонентов (мономеров) термодинамически невыгодно. Чтобы преодолеть энергетический барьер и образовать химические связи, клетка должна затратить энергию АТФ.13
Какое движение в клетке осуществляется за счет энергии АТФ?
Правильный ответ:
Движение хромосом в процессе деления клетки.Пояснение:
Расхождение хромосом к полюсам клетки во время анафазы митоза обеспечивается работой микротрубочек веретена деления и моторных белков. Эти белки являются АТФ-азами и преобразуют химическую энергию АТФ в механическую работу движения.14
В чем заключается химическое отличие АТФ от нуклеотида, входящего в состав РНК?
Правильный ответ:
В свободном виде АТФ содержит три фосфатных остатка, а нуклеотид в составе цепи РНК — только один.Пояснение:
Мономером РНК является адениловый нуклеотид (аденозинмонофосфат), содержащий один фосфат, который образует связи с соседними нуклеотидами. Свободная “энергетическая” АТФ имеет “хвост” из трех фосфатов, два из которых отщепляются при включении в РНК.15
Почему связи между фосфатными группами в АТФ являются нестабильными и богатыми энергией?
Правильный ответ:
Из-за электростатического отталкивания отрицательно заряженных атомов кислорода в фосфатных группах.Пояснение:
Фосфатные группы при физиологическом pH несут отрицательные заряды. Удерживать три одноименно заряженные группы вместе в одной молекуле энергетически “дорого” из-за их взаимного отталкивания. Разрыв связи снимает это напряжение, выделяя энергию.16
Какой процесс позволяет восстанавливать запасы АТФ в клетке?
Правильный ответ:
Фосфорилирование АДФ за счет энергии окисления органических веществ или энергии света.Пояснение:
АТФ постоянно расходуется, поэтому клетка должна непрерывно ресинтезировать её. Этот процесс называется фосфорилированием (присоединением фосфата к АДФ). Энергию для этого дает дыхание (в митохондриях) или фотосинтез (в хлоропластах).17
Что такое пирофосфат?
Правильный ответ:
Два связанных остатка фосфорной кислоты, отщепляемых от нуклеотида.Пояснение:
Пирофосфат (PPi) образуется при отщеплении двух крайних фосфатных групп от нуклеозидтрифосфата (например, при превращении АТФ в АМФ). Его последующий гидролиз на два отдельных фосфата делает многие биосинтетические реакции необратимыми.18
Какой из перечисленных процессов является примером механической работы клетки?
Правильный ответ:
Биение жгутиков и ресничек.Пояснение:
Механическая работа связана с перемещением тел в пространстве или деформацией структур. Движение жгутиков сперматозоидов или ресничек инфузорий обеспечивается скольжением микротрубочек друг относительно друга за счет энергии гидролиза АТФ.19
Каково соотношение энергии, выделяемой при разрыве макроэргической связи, по сравнению с обычной ковалентной связью?
Правильный ответ:
При разрыве макроэргической связи выделяется почти в четыре раза больше энергии.Пояснение:
Энергия гидролиза обычной эфирной связи составляет около 10-12 кДж/моль. Энергия гидролиза макроэргической связи АТФ составляет около 40 кДж/моль. Эта разница делает АТФ идеальным переносчиком порций энергии, достаточных для активации реакций.20
Почему для энергетических нужд клетки используются именно нуклеотиды, а не другие вещества?