Тест по биологии: Строение и химический состав клетки (9 класс)

1

Какой химический элемент является основой всех органических соединений благодаря своей уникальной способности образовывать четыре прочные ковалентные связи?

Правильный ответ:

Углерод

Пояснение:

Углерод занимает центральное место в органической химии жизни. Его атом имеет четыре валентных электрона, что позволяет ему образовывать стабильные одинарные, двойные и тройные связи не только с другими элементами, но и, что самое важное, с другими атомами углерода. Это свойство приводит к образованию углеродных скелетов — цепочек, колец и разветвленных структур практически неограниченной длины и сложности. На такой «основе» могут размещаться различные функциональные группы, определяющие свойства органических молекул: белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов. Таким образом, углерод служит универсальным «конструктором» для создания невероятного разнообразия органических веществ, необходимых для построения и функционирования клетки.

2

Какое из перечисленных неорганических веществ составляет основную массу клетки и выполняет роль универсального растворителя, среды для реакций и терморегулятора?

Правильный ответ:

Вода (H₂O)

Пояснение:

Вода является преобладающим веществом в клетке, ее содержание может достигать 70-90%. Это обусловлено уникальными физико-химическими свойствами воды, которые делают ее незаменимой для жизни. Благодаря полярности молекул вода служит превосходным растворителем для ионов и полярных соединений, создавая среду, в которой протекают все биохимические процессы. Высокая удельная теплоемкость позволяет воде поглощать и отдавать большое количество тепла, сглаживая колебания температуры внутри клетки и организма. Вода также участвует во многих химических реакциях как реагент, например, в реакциях гидролиза. Кроме того, она обеспечивает тургор клеток растений и транспорт веществ в организме.

3

Какая структура отделяет содержимое клетки от внешней среды, обеспечивая избирательный транспорт веществ?

Правильный ответ:

Плазматическая мембрана

Пояснение:

Плазматическая мембрана (плазмалемма) представляет собой тончайшую липопротеидную оболочку, толщиной около 10 нанометров, которая окружает клетку. Она построена по принципу жидкостно-мозаичной модели: двойной слой фосфолипидов, в который погружены молекулы белков. Главная функция мембраны — барьерно-транспортная. Она избирательно пропускает вещества внутрь и наружу клетки, поддерживая постоянство внутренней среды. Транспорт может быть пассивным (диффузия, осмос) или активным (с затратой АТФ). Белки мембраны выполняют рецепторную, ферментативную и транспортную роли, делая мембрану активным участником взаимодействия клетки с окружающим миром.

4

Как называется наиболее конденсированная, транскрипционно неактивная форма хроматина?

Правильный ответ:

Гетерохроматин

Пояснение:

Гетерохроматин представляет собой плотно упакованные, интенсивно окрашивающиеся участки хроматина в интерфазном ядре. Такая плотная упаковка делает ДНК в этих областях недоступной для ферментов транскрипции, поэтому гены, расположенные в гетерохроматине, как правило, неактивны или «молчат». Гетерохроматин может быть конститутивным (постоянно конденсированным, часто содержит повторяющиеся последовательности ДНК) и факультативным (может переходить в активное состояние в определенных условиях или типах клеток). Эта форма организации генетического материала позволяет клетке регулировать активность генов и компактно хранить большие участки генома.

5

В каком органоиде клетки протекают процессы окислительного фосфорилирования, приводящие к синтезу основной массы АТФ?

Правильный ответ:

В митохондрии

Пояснение:

Митохондрия — это двумембранный органоид, являющийся энергетической станцией эукариотической клетки. На внутренней мембране митохондрии, образующей складки-кристы, расположены белки цепи переноса электронов и АТФ-синтаза. Здесь происходит завершающий этап клеточного дыхания — окислительное фосфорилирование. Энергия, высвобождаемая при переносе электронов по дыхательной цепи, используется для накачки протонов в межмембранное пространство. Возвращение протонов обратно в матрикс через АТФ-синтазу приводит к синтезу молекул АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Таким образом, митохондрии преобразуют энергию химических связей питательных веществ в универсальную энергетическую «валюту» клетки — АТФ.

6

Какой органоид клетки отвечает за внутриклеточное переваривание, разрушение отслуживших структур и может вызывать самопереваривание клетки при ее гибели?

Правильный ответ:

Лизосома

Пояснение:

Лизосомы — это небольшие мембранные пузырьки, содержащие набор гидролитических ферментов (протеазы, нуклеазы, липазы, гликозидазы), способных расщеплять все основные классы биополимеров. Эти ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, затем упаковываются в аппарате Гольджи. Лизосомы сливаются с фагоцитарными или аутофагоцитарными пузырьками, образуя пищеварительную вакуоль, где и происходит расщепление захваченного материала. При разрушении лизосомальной мембраны (например, при некрозе) ферменты выходят в цитоплазму и переваривают содержимое самой клетки. В норме лизосомы также участвуют в удалении поврежденных органоидов и программируемой клеточной гибели (апоптозе).

7

Синтез какого типа органических молекул происходит на рибосомах?

Правильный ответ:

Белков

Пояснение:

Рибосомы — это немембранные органоиды, состоящие из двух субъединиц (большой и малой), построенные из рибосомальных РНК и белков. Их основная и единственная функция — биосинтез белка (трансляция). На малой субъединице происходит связывание матричной РНК, а на большой — формирование пептидной связи между аминокислотами, которые доставляются транспортными РНК. Рибосомы могут быть свободными в цитоплазме (синтезируют белки для внутренних нужд клетки) или прикрепленными к мембранам шероховатой ЭПС (синтезируют белки, предназначенные для выведения из клетки или встраивания в мембраны).

8

Какой процесс обеспечивает транспорт веществ через мембрану из области с низкой концентрацией в область с высокой концентрацией с затратой энергии АТФ?

Правильный ответ:

Активный транспорт

Пояснение:

Активный транспорт — это механизм переноса ионов или молекул через клеточную мембрану против их электрохимического градиента (из области меньшей концентрации в область большей). Для осуществления этого процесса необходима энергия, источником которой служит расщепление АТФ. Специальные трансмембранные белки-насосы (например, натрий-калиевая АТФ-аза) используют энергию АТФ для изменения своей конформации и «перекачки» вещества. Активный транспорт имеет решающее значение для поддержания разности концентраций ионов по разные стороны мембраны, что необходимо для проведения нервного импульса, всасывания питательных веществ в кишечнике и многих других процессов.

9

Какой органоид состоит из стопки уплощенных мембранных цистерн и участвует в модификации, сортировке и упаковке синтезированных клеткой веществ?

Правильный ответ:

Комплекс (аппарат) Гольджи

Пояснение:

Аппарат Гольджи представляет собой систему уплощенных мембранных цистерн (диктиосом) и отшнуровывающихся от них пузырьков. Его основная функция — заключительная обработка, сортировка и адресная доставка продуктов клеточного синтеза. Вещества, синтезированные в эндоплазматической сети, поступают в аппарат Гольджи в транспортных пузырьках. Здесь они могут подвергаться химическим модификациям (например, гликозилированию), упаковываться в новые везикулы и направляться к плазматической мембране для секреции, к лизосомам или другим органоидам. Таким образом, аппарат Гольджи играет роль «логистического центра» клетки.

10

Какие углеводы являются основным запасным веществом у животных, накапливаясь в печени и мышцах?

Правильный ответ:

Гликоген

Пояснение:

Гликоген — это сложный полисахарид, представляющий собой сильно разветвленный полимер глюкозы. Он служит главной формой хранения глюкозы у животных и грибов. Молекулы гликогена образуют крупные гранулы в цитоплазме клеток печени (гепатоцитов) и скелетных мышц. Печеночный гликоген поддерживает постоянный уровень глюкозы в крови, расщепляясь при необходимости. Мышечный гликоген используется непосредственно как источник энергии для мышечного сокращения. Гликоген обладает высокой способностью к быстрой мобилизации благодаря множеству концевых остатков, с которых одновременно могут отщепляться молекулы глюкозы.

11

Какое соединение является универсальным переносчиком и аккумулятором энергии в клетке?

Правильный ответ:

АТФ (аденозинтрифосфат)

Пояснение:

Аденозинтрифосфат (АТФ) — это нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Связи между последними двумя фосфатными группами являются макроэргическими — при их гидролизе высвобождается значительное количество энергии (около 30-40 кДж/моль). Эта энергия используется для всех энергозависимых процессов в клетке: мышечного сокращения, активного транспорта, биосинтеза, передачи нервных импульсов. АТФ постоянно регенерируется из АДФ и фосфата за счет энергии, высвобождаемой при окислении питательных веществ в митохондриях и хлоропластах, а также в процессе гликолиза.

12

Какой органоид содержит собственную кольцевую ДНК и рибосомы, что указывает на его симбиотическое происхождение?

Правильный ответ:

Митохондрия

Пояснение:

Наличие собственного генетического аппарата (кольцевой молекулы ДНК), рибосом прокариотического типа и способность к полуавтономному размножению путем деления — ключевые аргументы в пользу симбиотической теории происхождения митохондрий. Согласно этой теории, митохондрии являются потомками древних аэробных бактерий, которые были поглощены предковой эукариотической клеткой и вступили с ней в симбиоз. В пользу этого говорит и двойная мембрана органоида: внешняя могла образоваться из мембраны вакуоли хозяина, а внутренняя — из плазматической мембраны симбионта. Эта теория объясняет, почему митохондрии контролируют синтез части своих белков самостоятельно.

13

Какая из перечисленных функций НЕ характерна для белков?

Правильный ответ:

Хранение наследственной информации

Пояснение:

Хранение наследственной информации — это функция, выполняемая нуклеиновыми кислотами, в первую очередь ДНК. Белки же являются продуктами реализации этой информации. Их функции в клетке невероятно разнообразны: каталитическая (все ферменты — белки), структурная (коллаген, кератин), двигательная (актин, миозин), транспортная (гемоглобин), защитная (антитела), регуляторная (гормоны-пептиды, рецепторы), сигнальная и многие другие. Белки — это «рабочие лошадки» клетки, непосредственно обеспечивающие все процессы жизнедеятельности, но не хранящие генетический код.

14

Как называется процесс поглощения клеткой крупных твердых частиц, например, бактерий?

Правильный ответ:

Фагоцитоз

Пояснение:

Фагоцитоз — это разновидность эндоцитоза, активный процесс захвата и поглощения клеткой крупных частиц (более 0.5 мкм), таких как бактерии, фрагменты клеток или чужеродные объекты. Клетка (например, макрофаг или амеба) образует выпячивания цитоплазмы — псевдоподии, которые окружают частицу и сливаются, заключая ее в мембранный пузырь — фагосому. Затем фагосома сливается с лизосомой, образуя фаголизосому, где частица переваривается ферментами. Фагоцитоз является важнейшей функцией клеток иммунной системы (фагоцитов) и лежит в основе клеточного иммунитета и очистки организма.

15

В состав какого органоида входят кристы — складки внутренней мембраны, увеличивающие ее площадь?

Правильный ответ:

Митохондрия

Пояснение:

Кристы — это многочисленные впячивания внутренней мембраны митохондрии в ее матрикс. Они могут иметь форму трубочек или пластин. Основная функция крист — увеличение площади поверхности внутренней мембраны, на которой расположены ферменты дыхательной цепи (цитохромы) и АТФ-синтаза. Чем выше энергетические потребности клетки, тем больше крист в ее митохондриях. Например, в митохондриях мышечных клеток крист очень много. Таким образом, кристы — это адаптация для размещения максимального количества белковых комплексов, участвующих в окислительном фосфорилировании и синтезе АТФ.

16

Какой органоид участвует в синтезе липидов, а также в накоплении ионов кальция?

Правильный ответ:

Гладкая эндоплазматическая сеть

Пояснение:

Гладкая (агранулярная) эндоплазматическая сеть представляет собой систему мембранных трубочек и цистерн, лишенных рибосом на своей поверхности. Ее основными функциями являются: синтез липидов (фосфолипидов, стероидов, например, половых гормонов в клетках половых желез), метаболизм углеводов, детоксикация ядов и лекарств (особенно в клетках печени), а также депонирование ионов кальция. Ионы кальция, накопленные в цистернах гладкой ЭПС, играют ключевую роль в мышечном сокращении, будучи высвобождаемыми в цитоплазму в ответ на нервный импульс.

17

Какие азотистые основания являются комплементарными друг другу в молекуле ДНК?

Правильный ответ:

Аденин и тимин

Пояснение:

Комплементарность — это ключевой принцип структуры ДНК, обеспечивающий точность репликации и транскрипции. В двойной спирали ДНК пуриновое основание аденин (А) всегда образует две водородные связи с пиримидиновым основанием тимином (Т). Другое пуриновое основание, гуанин (Г), образует три водородные связи с пиримидиновым цитозином (Ц). Эта специфичность спаривания (А=Т, Г≡Ц) определяется пространственным соответствием молекул и количеством возможных водородных связей. Благодаря комплементарности, последовательность одной цепи однозначно определяет последовательность другой, что лежит в основе передачи генетической информации.

18

Как называется процесс биосинтеза сложных органических веществ из более простых с затратой энергии?

Правильный ответ:

Анаболизм (ассимиляция)

Пояснение:

Анаболизм — это совокупность метаболических реакций синтеза, в ходе которых из простых предшественников образуются сложные молекулы, необходимые для построения клеточных структур и выполнения функций. К анаболическим процессам относятся, например, фотосинтез, синтез белка на рибосомах, репликация ДНК, синтез полисахаридов. Все эти процессы являются эндергоническими, то есть требуют затрат энергии. Источником этой энергии служит АТФ, которая, в свою очередь, синтезируется в катаболических процессах распада. Анаболизм и катаболизм неразрывно связаны, составляя единый процесс обмена веществ — метаболизм.

19

Какой из перечисленных элементов входит в состав гормона щитовидной железы тироксина и является ультрамикроэлементом?

Правильный ответ:

Йод (I)

Пояснение:

Йод — яркий пример ультрамикроэлемента, содержание которого в клетках исчисляется тысячными долями процента, но роль которого жизненно важна. Он является обязательным компонентом молекул гормонов щитовидной железы — тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Эти гормоны регулируют основной обмен, процессы роста, развития и дифференцировки тканей, особенно нервной системы. Недостаток йода в пище и воде приводит к серьезным заболеваниям — эндемическому зобу и кретинизму. Йод накапливается в клетках щитовидной железы, которые активно захватывают его из крови для синтеза гормонов.

20

Какой органоид отсутствует в клетках прокариот (бактерий и архей)?

Правильный ответ:

Оформленное ядро

Пояснение:

Главное отличие прокариотических клеток (бактерий и архей) от эукариотических (растений, животных, грибов, протистов) — отсутствие у первых оформленного клеточного ядра, окруженного двойной мембраной. Генетический материал прокариот представлен одной кольцевой молекулой ДНК (нуклеоидом), которая лежит непосредственно в цитоплазме и не отделена от нее мембраной. Помимо ядра, у прокариот отсутствуют и другие мембранные органоиды: эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы. Их функции выполняют мезосомы (впячивания плазматической мембраны) и сама цитоплазма.

21

Как называется наружный слой животной клетки, образованный углеводными компонентами мембранных белков и липидов?

Правильный ответ:

Гликокаликс

Пояснение:

Гликокаликс — это «сахарная оболочка», покрывающая снаружи плазматическую мембрану клеток животных. Он образован углеводными остатками (олигосахаридами), ковалентно связанными с мембранными белками (гликопротеинами) и липидами (гликолипидами). Гликокаликс выполняет ряд важных функций: обеспечивает адгезию (слипание) клеток в ткани, участвует в межклеточном узнавании (например, при оплодотворении или иммунном ответе), обладает рецепторной активностью, защищает клетку от механических и химических повреждений, а также участвует в процессах фильтрации (в почечных канальцах).

22

Какой белок в комплексе с миозином обеспечивает сокращение мышечных волокон?

Правильный ответ:

Актин

Пояснение:

Актин — это глобулярный белок (G-актин), который полимеризуется с образованием длинных спиральных нитей — микрофиламентов (F-актин). В мышечных клетках (волокнах) тонкие актиновые филаменты вместе с толстыми миозиновыми нитями образуют регулярную структуру — саркомер, элементарную единицу сокращения. При получении нервного импульса ионы кальция высвобождаются из саркоплазматического ретикулума, что приводит к взаимодействию актина и миозина. Миозиновые «головки» прикрепляются к актину, совершают гребковое движение, сдвигая актиновые нити навстречу друг другу, — так происходит сокращение мышцы.

23

Какой процесс обеспечивает точное и равное распределение хромосом между дочерними клетками при делении?

Правильный ответ:

Митоз

Пояснение:

Митоз — это способ непрямого деления соматических (телесных) клеток эукариот, в результате которого из одной материнской клетки образуются две генетически идентичные дочерние. Основная задача митоза — равномерное распределение удвоенного (в интерфазе) наследственного материала. Процесс включает несколько фаз: профаза (конденсация хромосом, разрушение ядерной оболочки), метафаза (хромосомы выстраиваются на экваторе клетки), анафаза (сестринские хроматиды расходятся к полюсам) и телофаза (формирование ядер у дочерних клеток). Митоз обеспечивает рост организма, регенерацию тканей и бесполое размножение.

24

Какое свойство плазматической мембраны позволяет ей сохранять жидкостность и обеспечивать подвижность встроенных белков?

Правильный ответ:

Текучесть (подвижность)

Пояснение:

Текучесть (подвижность) мембраны — одно из ее ключевых свойств, обеспечиваемое составом липидного бислоя. Молекулы фосфолипидов и холестерина не образуют жесткой кристаллической решетки, а находятся в состоянии жидкого кристалла. Они могут вращаться вокруг своей оси, перемещаться в пределах своего монослоя (латеральная диффузия), реже — перескакивать с одного слоя на другой («флип-флоп»). Белки также могут перемещаться в липидном слое. Эта текучесть необходима для таких процессов, как слияние мембран (при эндо- и экзоцитозе), образование межклеточных контактов, работа мембранных рецепторов и ферментов.

25

Какой углеводный полимер образует жесткий каркас клеточной стенки растений?

Правильный ответ:

Целлюлоза (клетчатка)

Пояснение:

Целлюлоза — это линейный полисахарид, состоящий из нескольких тысяч остатков β-глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидными связями. Такая структура позволяет множеству параллельных цепей целлюлозы образовывать между собой большое количество водородных связей, формируя прочные микрофибриллы. Эти микрофибриллы, переплетаясь, создают жесткий каркас клеточной стенки растений, обеспечивающий механическую прочность, защиту и поддержание формы клетки. Целлюлоза является самым распространенным органическим веществом на Земле, но животные и человек не имеют ферментов для ее расщепления (целлюлаз).

26

Какая структура ядра отвечает за синтез рибосомальных РНК и сборку субъединиц рибосом?

Правильный ответ:

Ядрышко

Пояснение:

Ядрышко — это плотное, не ограниченное мембраной тельце внутри ядра, которое формируется вокруг участков хромосом, содержащих гены рРНК (ядрышковые организаторы). Его основная функция — транскрипция рибосомальных РНК (рРНК) с этих генов и последующая сборка двух субъединиц рибосом. Синтезированные рРНК соединяются с рибосомальными белками, которые поступают из цитоплазмы. Сформированные малая и большая субъединицы рибосом затем через ядерные поры выходят в цитоплазму, где при необходимости объединяются в функциональную рибосому. Чем активнее в клетке синтез белка, тем крупнее ядрышки.

27

Какое явление наблюдается в растительной клетке при помещении ее в гипертонический раствор, когда цитоплазма отстает от клеточной стенки?

Правильный ответ:

Плазмолиз

Пояснение:

Плазмолиз — это процесс отделения протопласта (живого содержимого) растительной клетки от клеточной стенки при помещении клетки в гипертонический раствор (с более высокой концентрацией растворенных веществ, чем в клеточном соке). Вода по законам осмоса выходит из вакуоли в окружающий раствор, объем вакуоли уменьшается, цитоплазма сжимается и отходит от стенки. Плазмолиз может быть обратимым, если клетку вернуть в гипотоническую среду — тогда произойдет деплазмолиз. Это явление наглядно демонстрирует осмотические свойства клетки и роль вакуоли в поддержании тургора.

28

Как называется нерастворимое в воде запасное вещество клетки, основная функция которого — долговременное депо энергии?

Правильный ответ:

Жир (триглицерид)

Пояснение:

Жиры (триглицериды) являются наиболее эффективной формой хранения энергии в организме. При полном окислении одного грамма жира выделяется около 38-40 кДж энергии, что более чем вдвое превышает энергетическую ценность углеводов или белков (~17 кДж/г). Кроме того, жиры гидрофобны и откладываются в клетках в безводной форме, что делает их очень компактным запасом. Жировые депо (в подкожной клетчатке, сальнике) служат не только источником энергии, но и обеспечивают теплоизоляцию и механическую защиту внутренних органов. В клетках жир накапливается в виде липидных капель в цитоплазме.

29

Какой тип РНК выполняет функцию матрицы для синтеза полипептидной цепи на рибосоме?

Правильный ответ:

Матричная (информационная) РНК (мРНК)

Пояснение:

Матричная, или информационная, РНК (мРНК) является переносчиком генетической информации от ДНК к месту синтеза белка. В процессе транскрипции на одной из цепей ДНК как на матрице синтезируется молекула мРНК, комплементарно копирующая последовательность нуклеотидов гена. После созревания (процессинга) мРНК выходит из ядра в цитоплазму и связывается с малой субъединицей рибосомы. Последовательность кодонов (триплетов нуклеотидов) в мРНК определяет порядок включения аминокислот в растущую полипептидную цепь. Таким образом, мРНК служит непосредственной инструкцией для сборки белка.

30

Какие клетки обладают способностью к неограниченному делению и могут дифференцироваться в клетки различных тканей?

Правильный ответ:

Стволовые клетки

Пояснение:

Стволовые клетки — это недифференцированные (незрелые) клетки, которые обладают двумя ключевыми свойствами: способностью к самовосстановлению (делению с образованием таких же стволовых клеток) и потенциалом к дифференцировке в специализированные клетки различных типов. Они находятся в различных тканях организма (костный мозг, эпителий, жировая ткань) и обеспечивают обновление и восстановление (регенерацию) этих тканей. Эмбриональные стволовые клетки обладают тотипотентностью — могут дать начало любой клетке организма. Изучение стволовых клеток открывает перспективы для регенеративной медицины.